Чтение онлайн

Как первородная энергия «творила» упорядоченную Вселенную? Как видно из рисунка 5 все вихревые кольца после своего образования в отличие от неупорядоченного «Большого взрыва» разлетаются в разные стороны, что и является упорядоченной силой взрыва. При этом они, постоянно производя материю, увеличивались в размерах до тех пор, пока их прочность обеспечивала сохранность ячеек сферической формы. С момента разрыва ячеек первородная энергия разлеталась многими вихрями, в которых последовательно образовывались звёзды, содержащие первородную энергию внутри. Скорость разлёта энерговихрей была различной. По этой причине форма галактик была разнообразной. Так образовались системы из звезд, звездных скоплений. Существует несколько основных типов классификации галактик: эллиптические, спиральные, линзовидные и неправильные галактики. Иногда вылетевшие вихри из ячеек сталкивались между собой и сохранились в тесном сочетании до сего времени как неправильные. Процесс созидания Космической Материи происходил в течении бесконечных веков. Когда эволюция материалов на поверхности звёзд достаточно продвинулась, тогда из него вырывались Великие Космические Волны. Это та сила космического вихря, которая быстро соединяет и комбинирует химические элементы. Новые формы строились из всевозможных комбинаций.

Галактики образовались вихревыми потоками. При этом их тип определялся скоростью вращения и разлёта. Они во Вселенной не распределены равномерно – большинство из них объединены в группы и скопления, содержащие от десятков до нескольких тысяч галактик. Эти скопления и дополнительные изолированные галактики в свою очередь образуют ещё большие структуры, называемые сверхскоплениями, включающими от двух до двадцати галактических скоплений, которые расположены либо в галактических нитях, либо в узлах пересечения нитей. Размеры сверхскоплений достигают сотен миллионов световых лет. В пределах 1 миллиарда световых лет находится около 100 сверхскоплений. Считается, что сверхскопления являются частью огромных стен, которые могут достигать в длину миллиарда световых лет, то есть более 5 % наблюдаемой Вселенной. При наблюдении сверхскоплений и более крупных структур в наши дни мы узнаём о состоянии Вселенной в то время, когда эти сверхскопления только образовались. Направления осей вращения галактик в сверхскоплениях также дают нам понимание процесса формирования галактик в ранней истории Вселенной. Для их изучения используется большое количество наблюдательных данных – в первую очередь, лучевые скорости галактик.

Среди всех форм космической материи особое место занимают звёзды. Звезда – небесное тело, как часть галактик по своей природе похожа на Солнце, является массивным, самосветящимся плазменным шаром. Масса звезд образуется из отдельных частей первородной энергии в результате гравитационного сжатия. Каждую звезду до конца её светимости питает изнутри первородная энергия. Звезды рождаются, живут и умирают. Продолжительность жизни звезд настолько велика (до десятков миллиардов лет), что астрономы не могут проследить жизнь хотя бы одной из них от начала до конца. Зато они могут наблюдать за звездами, находящимися на разных стадиях развития.

Главная последовательность – это последовательность звезд разной массы. Самые большие по массе звезды располагаются в верхней части главной последовательности и являются голубыми гигантами. Самые маленькие по массе звезды – карлики. Они располагаются в нижней части главной последовательности. В связи с тем, что исходным этапом развития являются энергетические вихри, звезды всегда рождаются группами (скоплениями, комплексами). По достижению температуры в несколько миллионов кельвинов в их центре начинались термоядерные реакции.

В процессе термоядерных реакций синтеза силы гравитационного сжатия уравновешиваются силами внутреннего давления плазмы. Первоначально в центре звезды водород превращается в гелий, затем термоядерное горение водорода продолжается на периферии гелиевого ядра. В этот период структура звезды начинает заметно меняться. Когда всё возрастающая масса её изотермического гелиевого ядра становится значительной, оно не выдерживает собственного веса и начинает сжиматься; при этом сверхвысокая температура стимулирует термоядерное превращение гелия в более тяжёлые элементы. С образованием ядер железа, никеля и более тяжёлых элементов, гравитационное сжатие звезды заканчивается огромным взрывом. В результате взрыва часть массы звезды разлетается в пространстве. Этот взрыв сопровождается столь мощным излучением, что некогда тусклую звезду становится иногда видно на небе даже днем. Тогда вырабатываются более тяжёлые элементы таблицы Менделеева.

Важнейшим параметром звезд является масса. Изучая свечение звезд, их спектры, установлено, что атмосферы звезд состоят из водорода, гелия и примеси некоторых других элементов. Именно в звездах имеются условия для формирования более тяжелых элементов, чем гелий. Температуры и светимости звезд заключены в очень широких пределах, но эти параметры не являются независимыми. Светимость звезд сравнивают со светимостью Солнца. Существуют звезды, в сотни тысяч раз более яркие и в сотни тысяч раз более слабые, чем Солнце. Звезды главной последовательности – это нормальные звезды, похожие на Солнце, в которых происходит сгорание водорода в термоядерных реакциях под воздействием первородной энергии. Дальнейшая эволюция звезды зависит от ее массы.

Красные сверхгиганты и гиганты – это стадия звездной эволюции после образования протяженной конвективной оболочки, при которой растет светимость звезды. При этом звезда уходит с главной последовательности вправо. Начинается рост температуры в центре звезды.

Нейтронные звезды образуются при некоторых вспышках сверхновых звезд, если первоначальная масса звезды была 10–40 солнечных масс. Они быстро вращаются вокруг своей оси и обладают сильным магнитным полем. Движущиеся заряженные частицы генерируют электромагнитные волны, которые излучаются узким быстровращающимся пучком. Нейтронные звезды отождествляются с пульсарами.

Если конечная масса звезды слишком велика, то звезда становится черной дырой. Гравитационное поле столь массивной звезды так сильно сдавливает ее вещество, что звезда не может остановиться на стадии нейтронной звезды и продолжает сжиматься вплоть до гравитационного радиуса. Предполагают, что количество черных дыр в нашей Галактике около десяти миллионов.

Особый научный интерес представляет сверхновая звезда или вспышка сверхновой (Рис. 9) – феномен, в ходе которого звезда резко меняет свою яркость на 4–8 порядков (на десяток звёздных величин) с последующим сравнительно медленным затуханием вспышки. Этот феномен является результатом катаклизма, возникающего при взрыве поверхности звёзд и сопровождающегося выделением огромной энергии. Как правило, сверхновые звезды наблюдаются, когда событие уже произошло и его излучение достигло Земли. Поэтому природа сверхновых долго была неясна. Но сейчас предлагается довольно много сценариев, приводящих к подобного рода вспышкам.

Взрыв сопровождается выбросом значительной массы вещества из внешней оболочки звезды в межзвёздное пространство, а из оставшейся части вещества ядра взорвавшейся звезды, как правило, образуется компактный объект – нейтронная звезда, если масса звезды до взрыва составляла более 8 солнечных масс (M), либо черная дыра при массе звезды свыше 20 M. При массах звёзд менее 5 M происходит критическое накопление нового вещества, вызывающего взрыв поверхности и их обновление. Тогда они образуют остаток сверхновой. Выбрасываемое в ходе вспышки вещество в значительной части содержит продукты термоядерного синтеза. Именно благодаря сверхновым Вселенная в целом и каждая галактика в частности, химически эволюционирует.

Разновидности остатка следующие:

1. Возможный компактный остаток; обычно это пульсар, но возможно и чёрная дыра.

2. Внешняя ударная волна, распространяющаяся в межзвёздном веществе.

3. Возвратная волна, распространяющаяся в веществе выброса сверхновой.

4. Вторичная, распространяющаяся в сгустках межзвёздной среды и в плотных выбросах сверхновой.

Вместе они образуют следующую картину: за фронтом внешней ударной волны газ нагрет до температур TS >= 107 К и излучает в рентгеновском диапазоне с энергией фотонов в 0,1–20 кэВ, аналогично газ за фронтом возвратной волны образует вторую область рентгеновского излучения. Линии высоко ионизированных Fe, Si, S и т. п. указывают на тепловую природу излучения из обоих слоев. Оптическое излучение молодого остатка создает газ в сгустках за фронтом вторичной волны. Так как в них скорость распространении выше, а значит газ остывает быстрее и излучение переходит из рентгеновского диапазона в оптический. Ударное происхождение оптического излучения подтверждает относительная интенсивность линий.

Обычно взрыв сверхновой сопровождается вихревыми выбросами в виде волокон. Волокна сами по себе свидетельствуют, что происхождение сгустков вещества может быть двояким. Так называемые быстрые волокна разлетаются со скоростью 5000–9000 км/с и излучают только в линиях O, S, Si – то есть это сгустки, сформированные в момент взрыва сверхновой. Стационарные конденсации же имеют скорость 100–400 км/с, и в них наблюдается нормальная концентрация H, N, O. Вместе это свидетельствуют, что это вещество было выброшено задолго до вспышки сверхновой и позже было нагрето внешней ударной волной.