Развитие и возникновение галактик и звёзд

сжиматься. Этому  могли способствовать и потери энергии  молекул газа при

соударении  с твердыми пылинками.

Дальше сжатие протогалактики происходит почти по Джинсу: первоначально

сферическая туманность вращается, а сжимаясь, начинает вращаться  все быстрее,

что приводит к  ее уплощению, притом ничем не ограниченному. Но это вовсе не

эллиптическая туманность   наоборот, пока в протогалактике не возникнут звезды,

она не может  излучать, и мы не можем ее заметить.

Но вот на некоторой стадии сжатия и уплощения  в протогалактике возникают

сгущения, сначала  большие, в тысячи световых лет диаметром, потом все более и

более мелкие. Самые большие дадут потом начало звездным облакам, меньшие 

звездным скоплениям, еще меньшие звездам. Образование  звезд происходит путем

гравитационной  конденсации, механизм который был  уже описан в главе I I I.

Звезды появляются в наиболее уплощенных галактиках   в спиральных. Спиральные

ветви возникают  потому, что в сильно уплощенных системах это энергетически

выгодно (то есть не требует затраты энергии). Наоборот, при малом уплощении

(как у эллиптических  галактик, даже класса Е7) ни формирование  спиралей, ни

образование звездных облаков не возможны.

Но вот образовалось первое поколение звезд, свет горячих  сверхгигантов

возбудили свечение газа   протогалактика превратилась в галактику, стала

наблюдаемой. Между  тем звездообразование продолжается, галактика живет и

эволюционирует. Как же именно это происходит?

Теорию дальнейшей эволюции молодой спиральной галактики  разработал Л. Э.

Гуревич. Он доказал  математически, что с образованием звезд в галактике

начинается  перераспределение момента количества движения, который выносится с

небольшими  массами наружу. Система разделяется  на центральную часть, ядро, и

периферическую  часть, сильно сплющенную. Дальше гравитационные взаимодействия

звезд и звездных скоплений приводят к постепенному росту отклонения их движений

от круговых и к  раскачке  их в направлении, перпендикулярном экватору

галактики. Галактика  продолжает сжиматься в направлении  ее радиусов, но

расширяется вдоль  оси. Сплющенность ее уменьшается. Происходит  разбрасывание

звезд из центральной  части галактики во все стороны- образуется сферическая

подсистема. А  в плоской подсистеме продолжается образование молодых звезд из

диффузной материи. Вновь образовавшиеся звезды со временем тоже уйдут из

галактической плоскости. Гравитационные взаимодействия разрушат звездные

скопления и  ассоциации, потом распадутся звездные облака и спиральные ветви.

Галактика превратится  в эллиптическую. Ввиду исчерпания диффузной материи

звездообразование прекратится.

Теория Л. Э. Гуревича объяснила и многие другие проблемы, как, например,

образование межзвездных  магнитных полей и полей около  звезд, процессы ускорения

заряженных  частиц, образование сложных элементов.

Космогоническая концепция А. И. Лебединского и Л. Э. Гуревича явилась важным

этапом в  развитии космогонии галактики. Конечно, и в ней были свои слабые

стороны. Во-первых, в ней постулировалось существование  никем не наблюдавшихся

(ни раньше, ни  потом) протогалактик. Во-вторых, авторы гипотезы не дали

объяснения  спиральной структуры галактик, ограничившись  замечанием об

энергетической выгодности этой структуры. Обсуждение этого вопроса А. И.

Лебединский обещал провести во второй части работы. Увы, ни он, не Л. Э.

Гуревич так  и не сделали этого, и вторая часть  работы не была опубликована.

Постигла ли авторов теории неудача в их попытке рассмотреть образование

спиралей, или  их отвлекли другие исследования, - нам  не известно.

Работу над  этой проблемой продолжил в 1958 году ленинградский теоретик -

звездник Т. А. Агекян. Изучив эволюцию вращающихся  систем взаимно

притягивающихся тел, имеющих форму фигур равновесия, Т. А. Агекян учел

возможность их диссипации, то есть покидания системы  отдельными ее членами

(звездами). 

 

 

 

 

 

3.2 Современные представления о процессах развития и происхождения галактик. 

 

В наше время  имеются уже довольно хорошо разработанные модели превращения

огромного облака газа сначала в протогалактику, а  затем и в галактику. Начнем с

самого начала.

Во время  эры излучения продолжалось стремительное  расширение космической

материи, состоящей  из фотонов, среди которых встречались свободные протоны или

электроны и  крайне редко   альфа частицы. (Не надо забывать, что фотонов было в

миллиард раз  больше чем протонов и электронов). В период эры излучения протоны

и электроны  в основном оставались без изменений, уменьшалась только их

скорость. С  фотонами дело обстояло намного сложнее. Хотя скорость их осталась

прежней, в течении  эры излучения гамма фотоны постепенно превращались в фотоны

рентгеновские, ультрафиолетовые и фотоны света. Вещество и фотоны к концу эры

остыли уже настолько, что каждому из протонов мог, присоединится один электрон.

При этом происходило  излучение одного ультрафиолетового  фотона (или же

нескольких  фотонов света) и, таким образом, возник атом водорода. Это была

первая система  частиц во Вселенной.

С возникновением атомов водорода начинается звездная эра   эра частиц, точнее

говоря, эра  протонов и электронов.

Вселенная вступает в звездную эру в форме водородного  газа с огромным

количеством световых и ультрафиолетовых фотонов. Водородный газ расширялся в

различных частях Вселенной с разной скоростью. Неодинаковой была так же и его

плотность. Он образовывал  огромные сгустки, во много миллионов  световых лет.

Масса таких  космических водородных сгустков была в сотни тысяч, а то и в

миллионы раз  больше, чем масса нашей теперешней Галактики. Расширение газа

внутри сгустков шло медленнее, чем расширение разреженного водорода между

самими сгущениями. Позднее из отдельных участков с  помощью собственного

притяжения  образовались сверхгалактики и скопления  галактик. Итак, крупнейшие

структурные единицы  Вселенной - сверхгалактики - являются результатом

неравномерного  распределения водорода, которое  происходило на ранних этапах

истории Вселенной.

Рождение галактик

Колоссальные  водородные сгущения   зародыш сверх галактики и скоплений галактик 

 медленно  вращались. Внутри их образовывались  вихри, похожие на водовороты. Их

диаметр достигал примерно ста тысяч световых лет. Мы называем эти системы

протогалактиками, то есть зародыш галактик. Несмотря на свои невероятные

размеры, вихри протогалактик были всего лишь ничтожной частью сверхгалактик и

по размеру  не превышали одну тысячную сверхгалактики. Сила гравитации

образовывала  из этих вихрей системы звезд, которые  мы называем галактиками.

Некоторые из галактик до сих пор напоминают нам гигантское завихрение.

Астрономические исследования показывают, что скорость вращения завихрения

предопределила  форму галактик, родившейся из этого  вихря. Выражаясь научным

языком, скорость осевого ращения определяет тип  будущей галактики. Из медленно

вращающихся вихрей возникли эллиптические галактики, в то время как из быстро

вращающихся родились сплющенные спиральные галактики.

В результате силы тяготения очень медленно вращающийся  вихрь сжимался в шар или

несколько сплюснутый эллипсоид. Размеры такого правильного гигантского

водородного облака были от нескольких десятков до нескольких сотен тысяч

световых лет. Не трудно определить, какие из водородных атомов вошли в состав

рождающейся эллиптической, точнее говоря эллипсоидальной галактики, а какие

остались в  космическом пространстве вне ее. Если энергия связи сил гравитации

атома на периферии  превышала его кинетическую энергию, атом становился

составной частью галактики. Это условие называется критерием Джинса. С его

помощью можно  определить, в какой степени зависела масса и величина

протогалактики  от плотности и температуры водородного  газа.

Протогалактика, которая вообще не вращалась, становилась  родоначальницей

шаровой галактики. Сплющенные эллиптические галактики  рождались из медленно

вращающихся протогалактик. Из-за недостаточной центробежной силы преобладала

сила гравитационная. Протогалактика сжималась и плотность  водорода в ней

возрастала. Как  только плотность достигала определенного  уровня, начали

выделяться  и сжиматься сгустки водорода. Рождались протозвезды, которые позже

эволюционировали  в звезды. Рождение всех звезд в  шаровой или слегка

приплюснутой  галактике происходило почти  одновременно. Этот процесс

продолжается  относительно недолго, примерно сто  миллионов лет. Это значит, что

в эллиптических галактиках все звезды приблизительно одинакового возраста, то

есть очень  старые. В эллиптических галактиках весь водород был исчерпан сразу

же в самом  начале, примерно в первую сотую  существования галактики. На

протяжении  последующих 99 сотых этого периода звезды уже не могли возникать.

Таким образом, в эллиптических галактиках количество межзвездного вещества

ничтожно.

Спиральные  галактики, в том числе и наша, состоят из очень старой сферической

составляющей (в  этом они похожи на эллиптические галактики) и из более молодой

плоской составляющей, находящейся в спиральных рукавах. Между этими

составляющими существует несколько переходных компонентов  разного уровня

сплюснутости, разного возраста и скорости вращения. Строение спиральных

галактик, таким образом, сложнее и разнообразнее, чем строение эллиптических.

Спиральные  галактики кроме того вращаются  значительно быстрее, чем галактики

эллиптические. Не следует забывать, что они образовались из быстро вращающихся

вихрей. Поэтому  в создании спиральных галактик участвовали и гравитационная

центробежная  силы.

Если бы из нашей  галактики через сто миллионов  лет после ее возникновения (это

время формирования сферической составляющей) улетучился весь межзвездный

водород, новые  звезды не смогли бы рождаться, и наша галактика стала бы

эллиптической.

Но межзвездный  газ в те далекие времена не улетучился, и, таким образом

гравитация  и вращение могли продолжать строительство  нашей и других спиральных

галактик. На каждый атом межзвездного газа действовали  две силы   гравитация,

притягивающая его к центру галактики и центробежная сила, выталкивающая его по

направлению от оси вращения. В конечном итоге  газ сжимался по направлению к

галактической плоскости. В настоящее время  межзвездный газ сконцентрирован  к

галактической плоскости в весьма тонкий слой. Он сосредоточен прежде всего в

спиральных  рукавах и представляет собой  плоскую или промежуточную составляющую,

названную звездным населением второго типа.

на каждом этапе  сплющивания межзвездного газа во все  более утончающемся диске

рождались звезды. Поэтому в нашей галактике  можно найти, как старые, возникшие

примерно десять миллиардов лет назад, так и звезды родившиеся недавно в

спиральных  рукавах, в так называемых ассоциациях  и рассеянных скоплениях. Можно

сказать, что чем более сплющена система, в которой родились звезды, тем она

моложе.

 

 

 

 

 

4. Заключение

 

Дальнейшее  развитие науки покажет, какие из сегодняшних представлений о

происхождении галактик и звезд окажутся правильными. Но уже теперь нет сомнения

в том, что звезды, во- первых, подчиняясь законам природы, рождаются, живут и

умирают, а не есть однажды созданные и вечно  неизменные объекты Вселенной, и,

во  вторых, звезды рождаются группами, причем процесс звездообразования

продолжается  в настоящее время.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Список использованной литературы:

1. И. А. Климишин  Астрономия наших дней .

2. А. Д. Чернин  Звезды и Физика .

3. Я. Б. Зельдович,  И. Д. Новиков  Строение и эволюция звезд .

4. П. Г. Куликовский  Звездная астрономия .

5. И. Д. Новиков  Эволюция вселенной .

6. И. С. Шкловский  Звезды: их рождение жизнь и смерть .

7. Ю. Н. Ефремов  В глубине Вселенной .