Протозвезды

Протозвезды и Черные дыры

Протозвезды

Рис. 1. Протозвезда. a – зарождение звезды из протооблака; b – средняя стадия развития; c – выброс джетов. 1 – внешняя граница звезды, 2- температурный градиент, 3 – джет.

Стадия развития звезды, характеризующаяся сжатием и не имеющая еще термоядерных источников энергии, называется протозвездой (греч. протос «первый)» [1].

Что такое протозвезда и имеет ли она отношение к Черной дыре (ЧД)?

Информацию о любом космическом объекте астрономы получают из анализа его излучения. Протозвезда – это звезда, образующаяся из протопланетного облака. На начальной стадии зарождения протозвезду увидеть невозможно, т.к. она практически ничего не излучает, а если она находится в далекой галактике, то тем более ее не обнаружить. Поэтому, зарождающую протозвезду можно смело отнести к классу черных дыр. Позднее, когда фотосфера начнет светиться в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн, вот тогда ее можно обнаружить и уже классифицировать как новую звезду. Достигнув температуры около 3000 К, протозвезда уже становится оптическим источником излучения красного света.

Теория появления протозвезды разработана в 60 годах ХХ века японскими теоретиками Ч. Хаяши и Т. Накано.

Моя задача, не вдаваясь в математическую модель и детали, показать кратко и объемно основные этапы формирования и эволюции новой звезды.

Вернемся немного назад, к начальной стадии зарождения новой звезды из протооблаков (молекулярных облаков). Протооблака имеют разную структуру, в большей степени – уплощенную. В этом случае новоявленная звезда сначала больше похожа на диск, чем на шар. По мере гравитационного объединения и сжатия облачного газа и пыли, происходит разогрев центральной части. После чего, данное тело все больше стягивает новое протовещество, которое наслаивается на существующий диск, который утолщается в центральной части (рис. 1). В свою очередь нарастает давление в центре данного диска. Поскольку вещество затягивается на периферию, то оболочка протозвезды остается холодной, поэтому ее не видят телескопы, даже в инфракрасном диапазоне. Т.е. на данном этапе это небесное тело для наблюдателей является ЧД (рис. 1b). Если протооблако большого размера, то его холодное вещество будет постоянно окутывать внешние границы будущей звезды. Этот процесс может продолжаться довольно долго, пока все периферийное вещество не будет собрано вокруг шара. Сжатие протозвезды и ее разогрев будет продолжаться и далее, пока температура в ее недрах не возрастет до миллионных значений. Тогда в центре звезды в полную силу начнут протекать термоядерные реакции, превращая водород в гелий. Интенсивно выделяющаяся энергия будет и дальше поднимать температуру и давление в центральной части новоявленной звезды.

Этот процесс продлится миллионы лет. Поскольку вещество собиралось с дископодобного облака, то в плоскости диска излучение пробиться не может, зато оно интенсивно распространяется в перпендикулярном направлении к указанной плоскости.

В какой-то момент энергия излучения и давление достигают таких высоких величин, что возникает взрывоподобный пробой боковых стенок (здесь стенки гораздо тоньше). В этом случае, с одной или с двух противоположных сторон выбрасываются, так называемые энергетические джеты. Вот здесь телескопы фиксируют один или два энергетических выброса, связывая их с черной дырой, которая таковой не является.

О джетах, причины образования которых, пока науке неизвестны.

Джеты – это высокоэнергичные выбросы газа и плазмы из центров астрономических объектов.

После выброса двух пучков энергии, разрыв стенок «зашивается» тем же веществом протооблака. В дальнейшем она может стать нормальной звездой главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга-Рессела. Далее, развивая данный сценарий, по мере изменения энергии в теле звезды и условий ее прохождения, она может повторить выброс джетов, но с меньшей энергией, т.к. первоначальный путь для выхода энергии уже был проложен и это может продолжаться несколько раз до устойчивого стационарного состояния.

У астрофизиков есть понятие «катаклизмические переменные», относящееся к обширному классу космических объектов. Этим понятием объединяют бинарные системы, состоящие из звезды главной последовательности и белого карлика. Они проявляют себя нестабильным излучением (отсюда и название). Цитата: «Другой вид катаклизмических переменных — повторные новые. Они увеличивают яркость гораздо скромнее, максимум в тысячу раз, зато вспыхивают каждые 10−100 лет. Механизм таких вспышек пока точно не известен. Есть еще карликовые новые, светимость которых возрастает лишь десятикратно в течение недель или месяцев. Не исключено, что это обусловлено фрикционным перегревом аккреционного диска, однако такое объяснение не вполне общепринято» [2].

По моему мнению, новая звезда вполне может подходить под вышеуказанное понятие и являться миру, как повторная новая. Приведу еще одну цитату, где описан случай с джетами с противоречивой информацией. «Последние наблюдения показывают, что джеты образуются на значительных расстояниях от черной дыры — до светового года, и это противоречит представлению, что вещество джетов формируется только из непоглощенной черной дырой материи» [3].

Протозвезда выбросила джет и «захлопнулась», ее не видно ни в каком диапазоне электромагнитных волн, а, ее рожденный джет, продолжает путешествие по просторам Вселенной. Протозвезда на какое-то время для наблюдений становится не доступной, превратившись в ЧД. Про Черные дыры предыдущая статья, которые не имеют магнитного поля и ничего не излучают, они только поглощают [4].

Гипотезы

Гипотеза по модели Блэнфорда — Знаека. В центре галактики находится вращающаяся сверхмассивная чёрная дыра массой в миллиарды масс Солнца. Вокруг нее вращается аккреционный диск. Часть веществ из аккреционного диска, которая не засасывается чёрной дырой, выбрасывается наружу в виде струи. Джет формируется благодаря крутящему моменту, получаемому от центральной сверхмассивной чёрной дыры.

Вторая конкурирующая модель Блэнфорда — Пейна. В рамках этой модели считается, что формирование горячих выбросов плазмы возможно через крутящий момент, уносимый от аккреционного диска. То есть сама чёрная дыра не играет ключевой роли в формировании джета [5].

Вся теоретическая и практическая наука связывает происхождение джетов с черными дырами (ЧД). Поскольку, в моем представлении черных дыр Мичелла, Эйнштейна и Шварцшильда не существует, то критика вполне уместна. Почему сверхмассивная, вращающаяся ЧД засасывает не все вещество аккреционного диска, который вращается вокруг той же ЧД, используя ее энергию? А часть его «выбрасывается наружу в виде струи?». В лицо бросается противоречивая логика.

Та же ситуация со 2-й гипотезой: «формирование горячих выбросов плазмы возможно через крутящий момент уносимый от аккреционного диска». Но позвольте, этот крутящий момент создает энергия ЧД. Тогда почему сверхсильная, «сверхмассивная чёрная дыра массой в миллиарды масс Солнца» позволяет какому-то  энергетическому джету улететь прочь? Здесь явное не понимание происходящих процессов.

На просторах интернета масса фантазийных зарисовок художников от науки, к примеру, рис. 2, на котором надпись: «Джеты, вырывающиеся из черной дыры двойной системы v404 Лебедя» [6].

Протозвезды

Рис. 2.

На рисунке демонстрируется аккреционный диск, из которого вылетают светящиеся джеты.

Броские заголовки статей на тему поимки, прояснения, «раскрыта тайна светящихся джетов» и т.п. В одном из комментариев к подобной статье, автор назвал эти заголовки «желтушными», и это больше похоже на правду, чем содержание подобных статей, скопированных друг у друга.

Аккреционный диск

Понятие аккреционного диска применяется для объяснения многих явлений физики нестационарных звёзд, активных ядер галактик.

«Аккрецио́нный диск (от лат. accrētiō «приращение», «увеличение») — структура, возникающая в результате падения диффузного материала, обладающего вращательным моментом, на массивное центральное тело» [7].

Аккреционные диски, образуемые газом, перетекающим на компактные звёзды (белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры).

В данной статье я коснусь только одного момента – аккреционный диск это действительно диск. Цитата «В результате падающий (аккрецирующий) газ с уд. моментом импульса l0 должен собираться в узкое и тонкое кольцо радиуса R0» [8] Еще одна цитата из указанного источника: «Чрезвычайно многочисленны в Галактике тесные двойные звёзды, в к-рых идёт дисковая аккреция на белые карлики. Поставщиком вещества в этих системах явл. звёзды – красные карлики. Диски в этих системах часто бывают ярче, чем видимая звезда».

Фигурально выражаясь, аккреционный диск – это плоская звезда.

Логическое несоответствие, как это тонкое кольцо (диск) может излучить энергию, по яркости превосходящую звезду? Диск, любой (тонкий, толстый) если он нагревается, то он тут же с этой энергией расстается благодаря излучению. У него нет шаровой изолирующей оболочки, накапливающей энергию. Тем более, откуда этот аккреционный диск может набрать энергию, чтобы выстрелить джетом? За счет трения слоев в диске, как указывают существующие гипотезы? Это равносильно, что ниоткуда! Поэтому, теоретические построения, связанные с черными дырами, нейтронными звездами с использованием аккреционных дисков, не более, как теоретическая виртуальная пристройка или подпорка для попытки объяснения существования джетов вместе с ЧД и нейтронными звездами.

Что говорит нам по данной теме Википедия: «Аккреционные диски протозвёзд, молодых звёзд излучают в инфракрасном диапазоне; тепловое излучение дисков, образовавшихся вокруг нейтронных звёзд и чёрных дыр, приходится на рентгеновский диапазон» [7]. Если диск излучает в рентгеновском диапазоне, то температура должна быть десятки, сотни миллионов градусов. Как создать, как удержать такую температуру, которая возможна лишь в ядрах звезд гигантов?

Никак!

От чего зажигаются звезды

Звезды зажигаются не потому, что это кому-то нужно, а потому, что так устроена природа. Любые частицы, столкнувшись, всегда выделяют тепловую энергию. Чем больше материальных частиц участвует в объединении, тем выше поднимается температура этого объединения, тем больше излучается энергии. Почему так происходит? Этот процесс требует отдельного научного обстоятельного исследования и в рамках данной статьи не рассматривается. Как работает сама гравитация описано в статье: «Гравитация Земли. Фотонно-квантовая гравитация» [9].

Почему взрываются звезды

Взрыв. Всякий взрыв – это выброс накопленной энергии. Начнем с Википедийного взрыва: «Взрыв — быстропротекающий физический или физико-химический процесс, проходящий со значительным выделением энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени и приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду вследствие высокоскоростного расширения продуктов взрыва» [10].

Выбросим из данной цитаты все земное и получим взрыв космического масштаба: Взрыв – физический процесс, проходящий с огромным выделением энергии в большом объёме за короткий промежуток времени вследствие высокоскоростного расширения плазмы.

В принципе земной взрыв или космический отличаются только масштабами. Конечно, есть и другие различия. Основная причина взрыва звезды – это накопление лишней тепловой энергии, вследствие слабой проводимости тепла. В результате центральное ядро перегревается, постоянно нарастает давление, т.е. накопление энергии происходит быстрее, чем отвод ее с помощью излучения и конвекции.

Взрыв звезды идет не из самого центра, соответственно, после него остается довольно большое объемное ядро.

В астрофизике известен предел Чандрасекара – это верхний предел массы белого карлика, определяемый условием равенства сил давления вырожденного электронного газа и гравитации. Значение предела было рассчитано индийским астрофизиком Субраманьяном Чандрасекаром. В качестве значения обычно берется 1,44 солнечных массы. Я этот предел понимаю следующим образом. После взрыва массивной звезды, оставшееся ядро имеет массу близкую к солнечной. Почему именно остается ядро с подобной массой? Потому, что в радиусе порядка 20000 км ядро имеет максимальную плотность, температуру и максимальное давление. При взрыве оно остается целым и от него как от массивной, несжимаемой базы отрывается плазменно-газовая оболочка звезды. Ядро превращается в Белый карлик.

Звезды, подобные Солнцу никогда не взрываются и никогда не станут белыми карликами, причина одна недостаточный объем и масса.

Солнце, по мере выгорания водорода, никогда не сколлапсирует, поэтому не превратится в белого карлика.

Солнце, по мере выгорания топлива, будет увеличиваться в объеме и может превратиться в красного гиганта, но оно никогда не поглотит ни одну планету, даже Меркурий останется «жив».

Температура и светимость Солнца будут уменьшаться, также постепенно будет уменьшаться гравитация, а планеты будут уходить на более удаленные орбиты.

 

Источники

  1. Звезды, Жизненный путь рядовой звезды, college.ru / URL: https://college.ru/astronomy/course/content/chapter6/section4/paragraph1/theory.html
  2. Левин А., Бывают ли плоские звезды, Популярная Механика, журнал / URL: https://www.popmech.ru/science/11287-ploskie-zvezdy-akkretsiya/#part0)
  3. Юриков Ю.М., Гравитация как псевдосила, Крамола URL: /https://www.kramola.info/blogs/kosmos/gravitaciya-kak-psevdosila
  4. Ершов Г.Д., Про черные дыры, Гравитация / URL: https://gennady-ershov.ru/zemlya-i-kosmos/pro-chernye-dyry.html
  5. Макаров В., Астрофизики впервые рассмотрели, как из черной дыры рождается джет, Популярная Механика / URL: https://www.popmech.ru/science/417432-astrofiziki-vpervye-rassmotreli-kak-iz-chyornoy-dyry-rozhdaetsya-dzhet/
  6. Раскрыта тайна светящихся джетов у черных дыр / URL: https://in-space.ru/raskryta-tajna-svetyashhihsya-dzhetov-u-chernyh-dyr/
  7. Аккрецио́нный диск, Википедия / URL: https://goo.gl/FcJXBh
  8. Сюняев Р.А., Аккреционные диски, Физика Космоса, 1986, Глоссарий Astronet.ru / URL: http://www.astronet.ru/db/msg/1186352
  9. Ершов Г.Д., Гравитация Земли. Фотонно-квантовая гравитация, «Scientific-Researches» №5(5), 2016, с. 79-94 / URL: http://tsh-journal.com/wp-content/uploads/2016/11/VOL-1-No-5-5-2016.pdf
  10. Взрыв, Википедия / URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B7%D1%80%D1%8B%D0%B2

Назад  Вперед

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.


Ваш комментарий на модерации.