Astronomie generală. Universul îndepărtat. Evoluția sistemelor stelare
În istoria fiecărei galaxii a existat o epocă scurtă, dar plină de evenimente, când substanța ei sub forma unui nor de gaz care tocmai ieșise din protoscop a fost comprimată sub acțiunea propriei gravități. În acest proces s-au născut primele stele, s-au format subsisteme de galaxii, cum ar fi halo-ul și discul din pașa Galaxiei. Norul de gaz transformat într-un sistem stelar și sistemul stelar a atins starea constantă și stabilă. După aceasta, schimbările în acest proces au avut loc mult mai încet și au avut un caracter complet diferit. Numai în regiunile centrale ale galaxiilor, nucleele lor, apar și se produc procese rapide. În plus, în galaxiile spirale, a continuat formarea tinerilor stele din gazele și praful subsistemelor planare și există un model spiralat subliniat de aceste stele. Se pare că separarea condensărilor protogalactice sa datorat proceselor hidrodinamice din protoscopia gazelor; evoluția ulterioară a protogalaxiilor a fost determinată, în primul rând, de propria lor gravitate, care a comprimat aceste nori rareori la dimensiunile observate ale galaxiilor.
Compresia gravitațională nu interferează cu forțele de presiune, deoarece gazul protogalaxiei se răcește rapid și ușor la o temperatură de aproximativ zece mii de grade. Presiunea corespunzătoare acestei temperaturi nu este capabilă să reziste gravitației generale a întregii protogalaxii. Prin urmare, creșterea în densitatea valorii protogalaxy de 10 -27 g / cm 3. Caracteristica protocluster (clustere și moderne) la o densitate tipică galaxiilor 10 -24 g / cm 3 are loc, astfel încât toate particulele de nor ca o cădere liberă în câmpul lor de ansamblu gravitațional. Creșterea densității norii de o mie de ori corespunde unei scăderi a mărimii cu un factor de zece. Cât durează această cădere liberă? Se pare că este nevoie de aproximativ același timp ca și trecerea de la începutul expansiunii cosmologice la izolarea protoplaziei, adică aproximativ trei miliarde de ani. Această coincidență nu este accidentală. Faptul că dinamica expansiunii cosmologic, imobilizat și apoi oprit, ca urmare a instabilității gravitaționale în măsura protocluster determinată de substanță gravitațională proprie, și numai de ei. În mod similar, procesul de comprimare a norului protogalactic, parte a proto-acumulării, este controlat numai de forțele gravitației proprii. Prin urmare, există o simetrie în raport cu timpul de oprire, atunci când există o modificare a volumului de compresie de expansiune în dinamica gravitând medie: extinderea cu creșterea dimensiunii, de exemplu, de zece ori mai necesită în același timp ca și comprimarea acestei dimensiuni, cu scădere de zece ori. Acest lucru este foarte similar cu mișcarea unei pietre aruncată vertical în sus: cât timp zboară până la cel mai înalt punct, la fel de mult și apoi cade. În cel mai înalt punct, piatra se oprește pentru un moment, în cazul nostru, de asemenea, corespunde unei opriri, schimbarea de expansiune prin comprimare.
În apropierea momentului de oprire, imediat înainte și imediat după aceasta, ratele de expansiune și apoi compresia sunt mici, iar cel mai mult timp este petrecut doar pentru a "trece" prin oprire. Compresia ulterioară are loc cu accelerația (ca orice cădere liberă) și necesită mai puțin timp. În același mod, prin simetrie, compresia care precede compresia are loc mai întâi rapid și apoi încetinește. Dacă luăm 100% din timpul de expansiune până la momentul opririi, atunci pentru a crește dimensiunea, de exemplu, de la o zecime din maxim la maxim, va dura cel puțin 95% din acest timp. Cu o precizie de câteva procente, timpul de compresie de la oprire la diminuarea dimensiunii cu un factor de zece trebuie să coincidă cu timpul scurs de la începutul expansiunii. Deci, comprimarea protogalaxiei durează aproximativ trei miliarde de ani. În acest timp, norul de gaz se transformă într-un sistem stelar, care nu mai contractează și se află într-o stare stabilă, aproape neschimbată. Trecerea de la compresie la starea staționară staționară este asociată cu fragmentarea protogalaxiei în fragmente în care începe formarea stelelor. Sub influența instabilității gravitaționale, care se dezvoltă în norul protogalactic, apar condensări cu mase de 3 • 10 -7 -10-9 masă a Soarelui. Așa cum am spus mai devreme, masele de fragmente mari în care se descompune protogalaxia sunt determinate de starea instabilității gravitaționale, criteriul Jeans. Valoarea lor este estimată din calculul temperaturii gazului protogalactic aproape zece mii de grade, iar densitatea acestuia variază de la 10 până la 10 -27 -24 g / cm 3. Eventual, câteva sute de milioane de ani după începerea compresiei devine protogalaxy continuu nori de gaz într-un set de fragmente separate - și nori, dar mai densi.
În protogalaxy cu o masă de o sută de miliarde de sori, comparabile cu masa galaxiei noastre, pot exista mai multe zeci de nori mari cu mase de până la un miliard de mase solare, și sute sau mii de nori mai mici, cu mase de câteva sute și zeci de milioane de mase solare. Întregul set de nori cade în mod liber în centrul protogalaxiei; Cu toate acestea, există, de asemenea, propuneri adecvate de nori, suplimentare pentru a lor cădere liberă generată și întărit, așa cum sunt norii, instabilitatea gravitațională care acționează în protogalaxy. Din cauza mișcărilor proprii, care au un caracter haotic neregulat, norii se ciocnesc unul cu celălalt. În astfel de coliziuni, materialul nor este încălzit și comprimat; aceasta consumă o parte din energia cinetică a mișcării aleatorii a norii. Apoi răcirea are loc, radiația scoate această energie din protogalaxia spre exterior. Datorită unei astfel de deviații de energie, este posibil să se continue compresia generală a întregului set de nori. Este important ca sigiliul de nori, din cauza coliziunii lor cu fiecare alte creat condițiile pentru dezvoltarea rapidă în aceste cascadă fragmentare care duce la formarea primelor stele ale galaxiei.
Cele mai stele masive care apar în acest proces, a reușit să format nu numai pe deplin, dar, de asemenea, pentru a trece întregului ciclu de evoluție a statului protosteaua la stat, cum ar fi soarele, și apoi, privind epuizarea stocurilor lor de energie nucleară, acestea pot exploda ca supernove. Stele, cu o masă de câteva zeci de mase solare au nevoie de mai mult de o zeci de câteva milioane de ani, care este considerabil mai mică decât valoarea totală a protogalaxy timp de compresie. În timpul exploziilor supernova, protogalaxia a fost îmbogățită cu produse de fuziune termonucleară în stele masive, adică elemente mai grele decât hidrogen și heliu. Ca rezultat, noi grupuri de stele s-au născut dintr-o substanță din ce în ce mai bogată în carbon, oxigen, azot, metale. Mai târziu, acest grup de stele a apărut, cu atât mediul primar de hidrogen-heliu sa dovedit a fi îmbogățit cu elemente grele, iar cu atât mai bogate ar trebui să fie elementele formate din acest mediu.
Din moment ce acest proces continuă cu compresia continuă a protogalaxiei de gaz, formarea de stele se apropie și mai aproape de centrul întregului ansamblu de stele și de nori de gaze. Pe baza acestor considerente, ne putem aștepta ca regiunile interioare ale stelelor formate în galaxii un astfel de proces ar trebui să fie diferit în compoziția din regiunile exterioare ale stelei: mai aproape de centru, cu atât mai mare trebuie să fie stelele elementelor grele. Această constatare este în acord cu datele astronomice cu privire la conținutul de elemente grele în stele halo, subsistem sferic pashas Galaxy, și, de asemenea, în galaxiile eliptice similare în structura și compoziția stelei Galaxy halo. Aceasta confirmă ideea generală a protogalaxiilor de gaze, formarea de stele în cursul compresiei lor gravitaționale. Până acum, nu am ținut cont de faptul că protogalaxia poate avea o rotație semnificativă. Rotația nu este într-adevăr foarte importantă în stadiile inițiale de comprimare, în timp ce forțele centrifuge sunt mult mai slabe decât forțele gravitaționale. Dar, ca contracte de compresie, rotația ar trebui să accelereze - acest lucru se întâmplă întotdeauna cu protogalaxia și, în general, cu orice corp al cărui dimensiuni scad. În același timp, forțele centrifuge cresc și ele. Aceste forțe nu interferează cu compresia de-a lungul axei de rotație, dar sunt capabile să contracareze forța gravitațională în direcții transversale față de axă. Din acest motiv, norul de contractare devine de la aproape sferică din ce în ce aplatizate, încercând să ia forma unui disc, în care transversal de compresie pe direcția axei de rotație este încetinit, iar apoi complet oprit atunci când soldurile forței centrifuge în aceste zone, forța de gravitație.
Această tendință generală se manifesta de asemenea în protogalaxia în scădere. Trebuie doar să ne amintim că o parte din substanța sa a reușit să se transforme în stele în stadiul inițial, când rotația nu a afectat încă forma generală a protogalaxiei. Aceste stele creează un halo, un subsistem sferic al Galaxiei. Gazul rămas după aceasta a trebuit să continue să cadă și, pe măsură ce acesta a compactat, rotația a accelerat până când forța centrifugă a oprit comprimarea pe axa de rotație; compresia de-a lungul axei a continuat și a condus, în analiza finală, la formarea unui disc rotativ - un subsistem plat al Galaxiei. Atât de formate și de alte galaxii spirale care detectează rotația rapidă a subsistemelor lor plane. Dacă rotația protogalaxiei de la bun început este foarte slabă sau deloc, atunci evident nu există motive care să conducă la formarea de discuri în ele. Compresia generală a protogalaxiei și formarea de stele în ea conduc în acest caz la formarea unui sistem mai mult sau mai puțin sferic; astfel încât au existat galaxii eliptice lipsite de rotație rapidă.
Pagina principală a secțiunii
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: