|
3. Рождение звезд
рис.5 Газопылевое облако.
|
Предположим, что межзвездная газопылевая облако имеет сферический распределение плотности, и что плотность с увеличением расстояния от центра масс не возрастает dρ/dR ≤ 0 (рис.5). Если в начальный момент времени в этом облаке все молекулы и пылинки были абсолютно неподвижными относительно центра масс облака, то тогда в соответствии с Законом всемирного тяготения падение произвольной молекулы или пылинки к центру масс газопылевого облака описывается дифференциальным уравнением
|
|
(3.1)
|
где: R – расстояние между произвольной молекулой или пылинкой и центром масс газопылевого облака; M – масса газа и пыли расположенного до центра масс газопылевого облака ближе чем рассматриваемая молекула газа или пылинка; t – текущее время; γ – гравитационная постоянная. Для решения дифференциального уравнения (3.1) необходимо сделать подстановку
|
получается
С учетом граничных условий P(R0)=0, где R0 – расстояние между произвольной молекулой газа или пылинкой в начальный момент времени, имеем
получается
|
|
(3.2)
|
Дальнейшее решение дифференциального уравнения дает
Окончательно получается
|
|
(3.3)
|
рис.6 Схема излучения космического мазара.
|
Уравнение (3.3) позволяет сделать весьма интересный вывод. Если бы в начальный момент времени межзвездное газопылевое облако представляло собой однородный шар, то в процессе сжатия в собственном гравитационном поле оно продолжало бы представлять собой однородный шар, и все его молекулы и пылинки подлетели бы к его центру масс одновременно. Однако в природе межзвездные газопылевые облака с таким идеальным распределением плотности не встречаются. Если бы в начальный момент времени межзвездное газопылевое облако имело сферическое распределение плотности, причем плотность с увеличением расстояния от центра масс убывала б, то тогда те молекулы и пылинки, которые находятся к его центру масс ближе, подлетели бы к центру масс быстрее, а те которые далее – позже. Это приводит к тому, что, во-первых, входе гравитационного сжатия такого межзвездного газопылевого облака его внешние слои не давят на внутренние, и поэтому облако не разогревается. Другими словами, входе сжатия такого газопылевого облака те молекулы и пылинки, которые находятся дальше от его центра масс, не догоняют те молекулы и пылинки, которые находятся поближе. Поэтому кинетическая энергия молекул и пылинок, образующаяся в результате освобождения потенциальной энергии гравитационного поля, не переходит во внутреннюю (тепловую). Во-вторых, в результате гравитационного сжатия межзвездного газопылевого облака образуется плотный зародыш, плотность которого соизмерима с плотность звезд, и масса этого зародыша растет за счет падения на него газопылевого потока. Падающий газопылевой поток тормозится в верхних слоях зародыша, соответственно, разогревается и переизлучает. Наличие верхнего разогретого слоя еще не означает, что зародыш имеет высокую температуру. Так, например, в земной атмосфере ионосфера имеет температуру намного выше, чем расположенная под ней мезопауза. Очевидно, что разработчики популярной гипотезы протозвездного облака не учли все эти нюансы сжатия межзвездного газопылевого облака. Подтверждением того, что входе сжатия межзвездного газопылевого облака образуется плотный зародыш, а не разогретое протозвездное облако, являются космические мазары. Плотный зародыш окружен плотным газопылевым облаком, сквозь которое освобождающаяся энергия прорывается в виде радиоизлучения (рис.6). Поэтому космические мазеры характеризуются мощным радиоизлучением.
|
Для того чтобы определить время движения произвольной молекулы или пылинки к центру масс газопылевого облака tдв в уравнении (3.3) необходимо подставить R=R0, получается
|
|
(3.4)
|
Уравнение (3.1) можно еще получить куда более простым путем при помощи Третьего (уточненного) закона И. Кеплера. Для этого вертикальное падение молекул газа и пылинок до центра масс газопылевой шара необходимо рассматривать как движение по предельно вытянутой эллиптический орбите от апоцентра к перицентру. В уравнении (3.4) под корнем находится ничто иное как средняя плотность газа и пыли расположенного ближе к центру масс газопылевого облака чем рассматриваемая молекула или пылинка ρ, определенная в начальный момент времени
|
|
(3.5)
|
Получается, что продолжительность гравитационного сжатия межзвездного газопылевого облака t1 не зависит ни от его размеров, ни от его массы, а зависит лишь от его средней плотности в начальный момент времени ρср
|
|
(3.6)
|
Далее, если в начальный момент времени в этом облаке все молекулы и пылинки падали до ее центра масс с параболическими скоростями, то тогда в соответствии с Законом всемирного тяготения продолжительность гравитационной конденсации газопылевого облака будет
|
|
(3.7)
|
Итак, исходя из уравнений (3.6) и (3.7) время до завершения гравитационного сжатия газопылевого шара определяется соотношением
|
|
(3.8)
|
рис.7 Туманность Ориона.
|
|
|
Из уравнения (3.8) следует, что если изолированное межзвездное газопылевое облако находится в состоянии гравитационного сжатия (конденсации), то тогда время до завершения его гравитационного сжатия зависит практически лишь от его средней плотности. На астрономических фотографиях хорошо видно, что межзвездные газопылевые облака состоят из отдельных фрагментов с повышенной плотностью. А это значит, что в случае гравитационного сжатия межзвездного газопылевого облака его более плотные фрагменты сожмутся раньше и образуют космические тела быстрее, чем это успеет сделать облако вцелом. Такая особенность гравитационного сжатия межзвездных газопылевых облаков приводит к тому, что сжатие одного межзвездного газопылевого облака приводит к образованию большого количества звезд. Такая особенность гравитационного сжатия межзвездных газопылевых облаков приводит к тому, что галактики состоят из огромного количества звезд, поэтому люди имеют возможность видеть небо густо усеяно звездами. Расчет масс плотных фрагментов межзвездных газопылевых облаков позволяет сделать вывод, что в результате гравитационного сжатия межзвездных газопылевых облаков образуются не только звезды, но еще и тела подобны планет гигантов, и, что самое главное, количество образовывающихся межзвездных тел подобных до планет гигантов несравнимо больше чем количество оптических звезд. Это уже позволяет сделать вывод, что внутри галактик количество (концентрация) межзвездных тел подобных до планет гигантов на несколько порядков превосходит количество (концентрацию) оптических звезд.
| |
