Текст книги "Как рождалось Солнце"

1.20. Белый карлик Сириус В

История появления «странных» звёзд, названных белыми карликами, связана с Сириусом, самой яркой звездой на нашем небосклоне.

В 1844 году немецкий астроном Ф. Бессель, после многолетних наблюдений за Сириусом, обнаружил отклонение звезды от прямолинейного движения. Размышляя над таким поведением, он пришёл к выводу, что Сириус подвержен гравитационному влиянию невидимой массивной звезды-спутника. Предположение Бесселя подтвердилось в 1862 году, когда американский астроном Альван Кларк, тестируя отшлифованную линзу для телескопа, обнаружил рядом с Сириусом неяркую звезду, которую впоследствии назвали Сириус В. «Это был триумф “астрономии тяготения”. Значение этого “триумфа” не уступало открытию Нептуна» [54].

Рис. 1.8. Белый карлик Сириус В

Как вы помните, открытие планеты Нептун произошло «на кончике пера». Французский математик, астроном Урбан Ле Верье, занимаясь математическими расчётами, убедил астронома И. Галле, работавшего в Берлинской обсерватории, заняться поисками планеты. В письме были указаны координаты неизвестного небесного тела, возмущающего орбиту Урана. В первую же ночь 23 сентября 1846 года была обнаружена новая планета Нептун.

Перипетии данного открытия связаны с приоритетом открытия между французом и англичанином Ле Верье и Адамсом, что возбуждает интерес к данной теме, но это не входит в планы данной книги.

Белый карлик Сириус В имеет низкую светимость, а гравитационное поле воздействует на своего крупного компаньона довольно заметно. Наука свидетельствует о том, что у этой звезды крайне малый радиус при значительной массе. Так впервые был открыт вид объектов, названный белыми карликами.

«Сириус В считается одним из самых массивных белых карликов. Несмотря на массу, равную солнечной, его объём более чем в миллион раз меньше солнечного, а размер близок к размеру Земли» [55].

Вот с такими высказываниями о сверхмалых размерах и огромной плотности я снова не могу согласиться по причине того, что температура фотосферы Сириуса В оказалась равной 25 000 К (там же). Вот откуда черпается сила-энергия, влияющая на отклонения Сириуса А, у которого температура фотосферы в 2,5 раза ниже, чем у его спутника.

Да, это плотные объекты, но не настолько, как предполагает наука. Проведём небольшой расчёт.

Воспользуемся известными данными.

М_А = 5·10³⁰ кг – масса Сириуса А;

М_В = 0,952·10³⁰ = 1,9·10³⁰ кг – масса Сириуса

R= 20·149,6·10⁹=2,992·10¹² м – расстояние между двумя Сириусами (20 а. е.);

G=6,67·10^-11 м³/(кг·с²) – гравитационная постоянная, принятая в науке.

Учитывая, что G не постоянная, а зависит от температуры взаимодействующих тел, найдём значение энергетического коэффициента, зная, что температура Сириуса А Θ=10000 К, а Сириуса В Θ=25000 К.

Θ_max= 4,3924 · 10¹² К – максимально возможная температура в природе [32, с.193].

Энергетический коэффициент увеличился в 59 раз по сравнению с гравитационной постоянной, поэтому необходимо в соответствующее количество раз уменьшить массу, при той же силе тяготения. Масса Сириуса В будет равна М_в=3,22·10²⁸ кг.

Масса Сириуса В оказалась на два порядка меньше. Исходя из диаметра Сириуса В (40000 км), найдём его объём (V) и плотность (ρ).

Полученная плотность реалистична для ядра взорвавшейся звезды (960 т/м³). Скорее всего она будет ещё меньше после точного измерения объёма, уточнённой массы и температуры.

Но не миллиарды же тонн должна весить чайная ложка!

«Чайная ложка вещества нейтронной звезды может весить миллиарды тонн; массу горы Эверест, сжатой до плотности нейтронной звезды, можно поместить в кубик рафинада» [56].

1.21. Солнце никогда не станет белым карликом

В научной литературе со времён А. Эддингтона муссируется вопрос о том, как после сгорания водородного топлива Солнце превратится в красный гигант и поглотит нашу Землю, очевидно, уже без человечества. А затем, по прошествии этой эпохи, Солнце, как Царевна-лягушка, сбросит внешнюю оболочку и превратится в бел ый карлик.

Эддингтон в своей книге «Внутреннее строение звёзд» писал, что все звёзды, когда истощается топливо, поддерживавшее ядерную реакцию, сжимаются под действием собственного веса. К примеру, такая звезда, как Солнце, сожмётся в белый карлик размером с Землю,

плотностью в 10 тонн на кубический сантиметр, после чего оно будет просто остывать, в остальном оставаясь вечно неизменным.

Увлёкшись идеями Эддингтона и занимаясь теоретическими исследованиями звёзд, С. Чандрасекар (будущий Нобелевский лауреат) вывел предел, границу критической массы, ниже которой звезда может стать белым карликом, позднее названную границей Чандрасекара. Она в 1,44 раза превышает массу Солнца. Когда предел превышен, звезду ждёт судьба нейтронной звезды. Звёзды гораздо большей массы превращаются в чёрные дыры.

«Предел Чандрасекара – это верхний предел массы холодного невращающегося белого карлика, определяемый условием равенства сил давления вырожденного электронного газа и гравитации» [57]. Такое определение принято сейчас в науке.

В своё время Эддингтон выступил с критикой работы Чандрасекара, отвергая идею ЧД как абсурдную: «Не существует никакого релятивистского вырождения… Я думаю, что должен существовать закон природы, не позволяющий звезде вести себя столь нелепо» [58].

Вот здесь я полностью на стороне великого астронома. Электроны не могут постепенно сжиматься или вжиматься в материю ядер, приобретая скорости, близкие к скорости света – условие, называемое релятивистским вырождением. Якобы гравитационное сжатие превзойдёт противодействующие силы, и звезда будет продолжать сжиматься до невероятно малого размера и огромной плотности.

Но прежде Солнце должно вырасти до красного гиганта, который, по расчётам теоретиков, несомненно расширится до земной орбиты, а может, и дойдёт до марсианской. В результате светило непременно поглотит планеты земной группы.

Меня в таких расчётах и оценках удивляет однобокая эволюция (имеется в виду эволюция звезды) без изменения планетарных орбит. Солнце краснеет, увеличивается в объёме, а планеты как будто не замечают, что уменьшилась энергия, а с ней и сила притяжения, при этом продолжают находиться на тех же стационарных орбитах. Парадокс!

Орбиты планет по мере увеличения и покраснения Солнца будут расширяться, поэтому красный гигант Солнце не поглотит ни одну из планет, они все останутся «живы» и невредимы, можно добавить, а Земля будет необитаема.

1.22. Выводы

• Загадочные чёрные дыры. Почему они загадочные? Да потому, что со времени, когда Дж. Мичелл представил доклад о «тёмных звёздах» (будущих ЧД) в Королевское общество, прошло уже более 200 лет, но их до сих пор конкретно не выявили, ни визуально, ни аппаратно. Похожая картина с загадочными гравитонами, ситуация ещё печальнее, здесь дистанция на полтора века длиннее.

• Гравитационные волны распространяются со скоростью света, а свет не может вырваться из чёрной дыры. Как и каким образом ЧД притягивают материю и становятся её пожирателями?

• Если гравитационная волна вырвалась в момент слияния двух чёрных дыр, то скорость этой гравиволны должна быть намного больше скорости света, что противоречит той же ОТО, которая и предсказывает существование гравитационных волн и базируется на постоянстве скорости света.

• Любое небесное тело, излучающее электромагнитные волны, будет поглощать свет. Небесные объекты, которые ещё не обнаружил телескоп с инфракрасной камерой, будут чёрными дырами. Они будут удовлетворять основному требованию ЧД – не выпускать свет из своих объятий, и таких ЧД в космосе несметное количество.

• Вокруг центров галактик вращаются огромные массы звёзд и планет, отсюда и расчёт массы чёрных дыр, и якобы их «реальность» и «доказанность». На самом деле в центрах галактик виртуальные, мнимые массы – фантомы чёрных дыр.

• Чёрные дыры Мичелла, Шварцшильда, Эйнштейна – не существуют!

• Обещали открыть гравитационные волны – и открыли. Вот здесь тонкий вопрос: а точно открыли? С другой стороны, если бы не открыли, что изменилось бы? Изменилось бы отношение общества к науке, и денег оно стало бы давать меньше, поэтому «открывать» нужно было любой ценой.

• Белые карлики образуются не методом коллапса, а в результате взрыва. На небесной сфере огромное количество объектов, светящихся в красном, коричневом, белом, инфракрасном спектрах, в которых не идут термоядерные реакции, но они не превращаются ни в нейтронные звёзды, ни в белые карлики, ни в чёрные дыры.

• За счёт радиационного излучения любое тело теряет энергию, охлаждается и одновременно гравитирует. Поэтому совершенно неважно, идут ли в космическом теле термоядерные реакции или они отсутствуют, оно всегда излучает и охлаждается. Радиационное излучение является той самой силой, противостоящей коллапсу и гравитационному сжатию, а фотоны являются переносчиками гравитационного взаимодействия.

• Превращение Солнца из жёлтой звезды в красную говорит об одном – что температура фотосферы звезды существенно понизилась. Отсюда следствие – гравитация Солнца также должна пропорционально уменьшиться, на что планеты отреагируют увеличением своих орбит. Поэтому вся планетарная система начнёт расширяться вслед за своим ведущим, и никаких поглощений, пожираний планет не произойдёт. Даже Меркурий останется «жив».

• Звёзды подобные Солнцу никогда не взрываются и никогда не станут белыми карликами, причина – недостаточный объём, масса и температура.

• Прямые наблюдения телескопа «Хаббл» показали отсутствие чёрной дыры в ядре галактики Млечный Путь.

 
Есть одна опасность:
Не попасть бы в чёрную дыру.
Для нас это неясность
И для просвещённого гуру.
 
 
Там темно и свет не брезжит,
Ну, нет выхода ему.
Его гравитация там держит
Вопреки всему.
 
 
С температурой есть проблемы.
Её там нет, а может, только малость.
Она стоит там у порога,
К нулевому кельвину прижалась!
 

Глава 2
Протозвёзды

2.1. Протозвёзды и чёрные дыры

Открылась бездна, звёзд полна; звёздам числа нет, бездне дна.

М. В. Ломоносов

Рис. 2.1. 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 ещё термоядерных источников энергии, называется протозвездой (греч. «протос» – первый)» [59]. Что такое протозвезда и имеет ли она отношение к чёрной дыре?

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 далёкой галактике, то тем более её не обнаружить. Поэтому зарождающуюся протозвезду можно смело отнести к классу невидимых чёрных дыр.

Позднее, когда фотосфера начнёт светиться в красном диапазоне электромагнитных волн, её можно обнаружить и уже классифицировать как новую звезду. Достигнув температуры около 3000 К, протозвезда уже становится оптическим источником излучения красного света. (Вот отсюда и название первой главы: «Чёрные дыры зажигают звёзды».)

Теория появления протозвезды разработана в 60-х годах XX века японскими теоретиками Ч. Хаяши и Т. Накано. Моя задача показать кратко и объёмно основные этапы зарождения, формирования и эволюции новой звезды и джетов.

Вернёмся немного назад, к начальной стадии зарождения новой звезды из протооблаков (молекулярных облаков). Протооблака имеют разную структуру, в большей степени – уплощённую. 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 (подробно в гл. 3). Гравитация растёт, и данное тело всё больше затягивает новое протовещество, которое наслаивается на образовавшийся диск, который утолщается в центральной части (рис. 2.1).

Поскольку вещество затягивается на периферию, то оболочка протозвезды остаётся холодной, поэтому её не видят телескопы, даже в инфракрасном диапазоне. На данном этапе небесное тело для наблюдателя является ЧД (рис. 2.1. b). Если протооблако большого размера, то его холодное вещество будет постоянно окутывать внешние границы будущей звезды. Этот процесс может продолжаться довольно долго, пока всё периферийное вещество за счёт аккреции (accretio – прирост) не будет собрано. При этом будущая звезда всё больше приобретает форму шара.

В этот период излучение ядра полностью поглощается веществом оболочки и переизлучается в длинноволновом диапазоне спектра. Для внешнего наблюдателя новоявленная протозвезда выглядит как крайне холодный, инфракрасный объект, а по сути – ЧД.

Сжатие протозвезды и разогрев ядра будет продолжаться и далее, до миллионных температур в ядре. Представители академической науки в данном случае непременно указали бы на термоядерные реакции, а как без них генерировать такие высокие температуры? Моё исследование по этой проблеме изложено в следующей главе.

Интенсивно выделяющаяся энергия, за счёт гравитационного сжатия, будет и дальше поднимать температуру и давление в ядре новоявленной звезды. Этот процесс продлится миллионы лет. Поскольку вещество собиралось из дискообразного облака, то излучение не может пробиться в плоскости диска из-за его толщины, зато оно интенсивно распространяется в перпендикулярных направлениях 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 жгуты (джеты). Вот тут телескопы могут зафиксировать один или два энергетических выброса, указывая на неизвестный источник генерации, в качестве которого должна выступить чёрная дыра, которой на самом деле нет и в помине.

2.2. Джеты для истощения бюджета

Продолжим о джетах, причины образования которых пока науке неизвестны. Джеты – это высокоэнергичные выбросы газа и плазмы из космических объектов. После выброса одного или двух пучков (шнуров) энергии давление в звезде падает, после чего разрыв стенок «зашивается» тем же веществом протооблака, и звезда вновь теряет видимость. По мере накопления энергии в теле звезды и условий её прохождения, звезда может повторно выбросить джеты, но с меньшей энергией, т. к. первоначальный путь для выхода энергии уже был проложен. Этот процесс может повториться несколько раз до устойчивого излучения в стационарном состоянии, после чего звезда становится нормальной звездой главной последовательности на диаграмме Герцшпрунга – Рессела.

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). «Другой вид катаклизми-ческих 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 ещё 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» [60].

По моему мнению, новая звезда вполне может подходить под вышеуказанное понятие и являться миру как повторная новая. Приведу ещё одну цитату, где описан случай с джетами с противоречивой информацией. «Последние наблюдения показывают, что джеты образуются на значительных расстояниях от чёрной дыры – до светового года, и это противоречит представлению, что вещество джетов формируется только из непоглощённой чёрной дырой материи» [61].

Джеты для истощения «бюджета» чёрной дыры. Протозвезда выбросила джет, давление упало, и она «захлопнулась» подобно вулкану – извержение закончилось, и он затих. Протозвезду не видно в оптическом диапазоне электромагнитных волн, а рождённый и оторвавшийся энергетический джет продолжает путешествие по просторам Вселенной. Протозвезда на какое-то время становится недоступной для наблюдений, превратившись в мнимую ЧД.

2.3. Гипотезы образования джетов

Гипотеза по модели Блэнфорда – Знаека. В центре галактики находится вращающаяся сверхмассивная чёрная дыра массой в миллиарды масс Солнца. Вокруг или около неё вращается аккреционный диск. Часть вещества из аккреционного диска, которая не засасывается ЧД, выбрасывается наружу в виде струи. Джет формируется благодаря крутящему моменту, получаемому от центральной сверхмассивной ЧД.

Вот о крутящем моменте следует сказать особо. Джет не формируется от крутящего момента ЧД, он должен дать первый толчок вращательному движению протозвезды (рис. 2.1). Будущая звезда получает вращение именно от первого джета, т. е. от его энергетической струи, которая вылетает под некоторым углом к нормали, как реактивная струя. Второй и последующие джеты могут только увеличить скорость вращения звезды.

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 ЧД не играет ключевой роли в формировании джета [62].

Вся теоретическая и практическая наука связывает происхождение джетов с чёрными дырами. Поскольку, в моём представлении, ЧД Мичелла, Эйнштейна, Шварцшильда не существуют, то критика вполне востребована и будет уместна. Почему сверхмассивная, вращающаяся ЧД засасывает не всё вещество аккреционного диска, который вращается вокруг или около ЧД, используя её энергию? Почему часть его «выбрасывается наружу в виде струи?» В глаза 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 расхождение с логикой и физикой происходящих процессов.

На просторах интернета масса фантазийных зарисовок художников от науки, к примеру, рис. 2.2, на котором надпись: «Джеты, вырывающиеся из чёрной дыры двойной системы V404 Лебедя» [63]. «Раскрыта тайна светящихся джетов у чёрных дыр».

Броские заголовки статей на тему поимки джетов – «раскрыта тайна» и т. п. – только для привлечения внимания, но не для раскрытия истины. Один из комментаторов подобных статей назвал эти заголовки «желтушными», и это больше соответствует правде, чем содержание аналогичных статей, скопированных друг у друга. Одним словом, джеты для полного истощения «бюджета». Как сказал один умный учёный, «чёрные дыры будут искать до тех пор, пока не кончатся деньги». Но деньги – это печатная продукция, и они как книги – должны быть, может, не всегда, но они никогда не кончатся, даже если приобретут другой носитель.

2.4. Аккреционный диск

Рис. 2.2. Аккреционный диск

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

«Аккреционный диск (от лат. accretid – приращение, увеличение) – структура, возникающая в результате падения диффузного материала, обладающего вращательным моментом, на массивное центральное тело» [64]. Аккреционные диски, образуемые газом, перетекающим на компактные звёзды (белые карлики, нейтронные звезды, чёрные дыры), с регулярным постоянством появляются, когда нет достойного объяснения происходящих процессов.

Так и вертится в голове вопрос: аккреционный диск – это действительно диск? «Чрезвычайно многочисленны в галактике тесные двойные звёзды, в которых идёт дисковая аккреция на белые карлики. Поставщиком вещества в этих системах являются звёзды – красные карлики. Диски в этих системах часто бывают ярче, чем видимая звезда» [65].

Фигурально выражаясь, аккреционный диск – это плоская звезда. Сразу бросается в глаза логическое несоответствие: как тонкий диск может излучить энергию, по яркости превосходя звезду? Диск (тонкий, толстый – любой), если нагревается, то тут же расстаётся с этой энергией благодаря излучению с огромной, относительной площади. У него нет шаровой изолирующей оболочки, накапливающей и аккумулирующей энергию. Тем более откуда этот аккреционный диск может набрать энергию, чтобы выстрелить джетом? За счёт «трения слоёв в диске», как указывают существующие гипотезы? Это равносильно «ниоткуда»! Поэтому теоретические построения, связанные с чёрными дырами, нейтронными звёздами и белыми карликами с использованием аккреционных дисков, не более чем очередная теоретическая, виртуальная пристройка или подпорка с попыткой объяснения существования джетов вместе с ЧД и нейтронными звёздами.

«Идея фрикционного (обусловленного трением) нагрева диска выглядит простой и естественной, однако это всего лишь видимость. Подобный нагрев нельзя объяснить простым столкновением газовых молекул – в этом случае температуры внутри диска будут много ниже наблюдаемых в действительности. Пока его механизмы понятны лишь в общих чертах, но, как говорится, дьявол скрывается в деталях» [66].

Что говорит нам по данной теме Wikipedia: «Аккреционные диски протозвёзд, молодых звёзд излучают в инфракрасном диапазоне; тепловое излучение дисков, образовавшихся вокруг нейтронных звёзд и чёрных дыр, приходится на рентгеновский диапазон» [64].

Если диск излучает в рентгеновском диапазоне, то температура должна быть десятки, сотни миллионов градусов. Как и чем создать, а потом как удержать такую температуру в плоском диске, которая возможна лишь в ядрах звёзд-гигантов?

Никак! Поэтому дьявол, он действительно в деталях, но только не в образовании плоских звёзд.