Рождение звезд, Эволюция взглядов о рождении звезд - Жизненный путь звезды

Эволюция взглядов о рождении звезд

Рождение звезд - процесс таинственный, скрытый от наших глаз, даже вооруженных телескопом. Лишь в середине ХХ в. астрономы поняли, что не все звезды родились одновременно в далекую эпоху формирования Галактики, что и в наше время появляются молодые звезды. В 60 - 70-е гг. была создана самая первая, еще очень грубая теория образования звезд. Позднее новая наблюдательная техника - инфракрасные телескопы и радиотелескопы миллиметрового диапазона - значительно расширила наши знания о зарождении и формировании звезд. А началось изучение этой проблемы еще во времена Коперника, Галилея и Ньютона.

Создав теорию всемирного тяготения, Исаак Ньютон подтолкнул многих любознательных людей к размышлениям о причинах эволюции небесных тел. Один из образованных и честолюбивых священников, доктор Ричард Бентли, стремившийся использовать научные достижения для обоснования бытия Бога, детально изучал труды Ньютона и время от времени обращался к великому физику с вопросами.

В одном из писем Бентили спросил, не может ли сила тяготения объяснить происхождение звезд. Ньютон стал размышлять на эту тему и в ответном послании молодому священнику от 10 декабря 1692 г. изложил свой взгляд на возможность гравитационного скучивания космического вещества: "...Если бы это вещество было равномерно распределению по бесконечному пространству, оно никогда не могло бы объединиться в одну массу, но часть его сгущалась бы тут, а другая там, образуя бесконечное число огромных масс, разбросанных друг то друга по всему этому бесконечному пространству. Именно так могли образовываться Солнце и неподвижные звезды...". С того времени идея Ньютона почти никем и никогда не оспаривалась. Но понадобилось три столетия, чтобы великая догадка стала надежной теорией, прочно опирающейся на наблюдения.

Что имел в виду Ньютон, говоря о веществе, распределенном в пространстве? Действительно, межзвездное вещество было открыто сразу после изобретения телескопа.

Газовые облака выглядят на небе как туманные пятнышки. Н. Пейреск в 1612 г. впервые упомянул о Большой туманности Ориона. По мере совершенствования телескопов были обнаружены и другие туманные пятна. В каталоге Шарля Мессье (1783 г.) их описано 103, а в списках Уильяма Гершеля (1818 г.) отмечено уже 2500 объектов "не звездного вида". Наконец, в "Новом общем каталоге туманностей и звездных скоплений" Джона Дрейера (1888 г.) значится 7840 незвездных объектов.

В течение трех столетий туманности, особенно спиральные, считались сравнительно близкими образованиями, связанными с формированием звезд и планет. Гершель, например, был абсолютно уверен, что он не только нашел множество облаков дозвездного вещества, но даже собственными глазами видит, как это вещество под действием тяготения постепенно изменяет свою форму и конденсируется в звезды.

Как позже выяснилось, некоторые туманности действительно связаны с рождением звезд. Но в большинстве случаев светлые туманные пятна оказались не газовыми облаками, а очень далекими звездными системами. Так что оптимизм астрономов был преждевременным и путь к тайне рождения звезд предстоял еще долгий.

В игру вступают физики. К середине ХIХ в. физики могли применить к звездам газовые законы и закон сохранения энергии. С одной стороны, они поняли, что звезды не могут светить вечно. Источник их энергии еще не был найден, но, каким бы он ни оказался, все равно век звезды отмерен и на смену старым должны рождаться новые звезды.

С другой стороны, те яркие и горячие облака межзвездного газа, которые смогли обнаружить астрономы в свои телескопы, явно не устраивали физиков как предполагаемое вещество будущих звезд. Ведь горячий газ стремится расширяться под действием внутреннего давления. И физики не были уверены, что гравитация сможет победить давление газа.

Итак, что же победит - давление или гравитация? В 1902 г. молодой английский физик Джеймс Джинс впервые исследовал уравнения движения газа с учетом гравитации и нашел, что они имеют два решения. Если масса газа и его тяготение слабо, а нагрет он достаточно сильно, то в нем распространяются волны сжатия и разрежения - обычные звуковые колебания. Но если облако газа массивное и холодное, то тяготение побеждает газовое давление. Тогда облако начинает сжиматься как целое, превращаясь в плотный газовый шар - звезду. Критические значения массы (MJ) и размера (RJ) облака, при которых оно теряет устойчивость и начинает неудержимо сжиматься - коллапсировать, с тех пор называют джинсовскими.

Однако во времена Джинса и даже гораздо позже астрономы не могли указать тот газ, из которого формируются звезды. Пока они искали дозвездное вещество, физики наконец поняли, почему звезды светят. Исследования атомного ядра и открытие термоядерных реакций позволили объяснить причину длительного свечения звезд.

Характеристики основных состояний межзвездного газа [3]

Тип газа

Год открытия

Температура, К

Плотность, атом/см3

MJ в массах Солнца

RJ, пк

Теплый

1921

8000

0,25

1108

2103

Прохладный

1950

80

40

2103

7

Горячий

1970

3105

0,002

51011

2105

Холодный

1975

10

103

4

0,3

Оказалось, что чем массивнее звезда, тем ярче она светит и, значит, быстрее сжигает свое термоядерное горючее. Максимальный возраст массивных звезд спектральных классов О и В составляет 10-30 млн. лет. Это очень мало в сравнении с возрастом других объектов Галактики. Следовательно, эти звезды родились совсем недавно и не могли далеко уйти от места своего рождения. Одно из таких мест - туманность Ориона, где в течение нескольких лет появилось небольшое скопление звезд. На снимках 1947г. в этом месте была видна группа из трех звездоподобных объектов. К 1954г. некоторые из них стали продолговатыми, а к 1959г. эти продолговатые образования распались на отдельные звезды. Впервые в истории человечества люди наблюдали рождение звезд, буквально на глазах этот беспрецедентный случай показал астрономам, что звезды могут рождаться за короткий интервал времени, и казавшиеся ранее странными рассуждения о том, что звезды обычно возникают в группах, или звездных скоплениях, оказались справедливыми.

Похожие статьи




Рождение звезд, Эволюция взглядов о рождении звезд - Жизненный путь звезды

Предыдущая | Следующая