Глава 5
Более поздние циклы
Чтобы вызвать взрыв сверхновой звезды Типа I, в энергию должно превратиться лишь относительно небольшое количество массы звезды. Остаток, составляющий массу исходной звезды, разлетается от места взрыва с высокими скоростями. Поэтому место взрыва, окруженное облаком материала, быстро движется наружу. Превалирующая точка зрения такова. Вся масса рассеивается в межзвездном пространстве. Как выразился Шкловский: “Газообразный материал, выброшенный во время взрыва, навсегда порывает связь с взорвавшейся звездой и путешествует в межзвездном пространстве, взаимодействуя с межзвездной средой”.[1] В данном конкретном случае он ссылается именно на сверхновые звезды Типа II, но последующий комментарий проясняет, что замечания относятся и к Типу I.
[more]Очевидно, что большая часть материи, излучаемой в пространство, действительно рассеивается именно так, но имеется и не уходящая другая часть целого. Как мы увидим в главе 6, материя в центральной части звезды не участвует в расширении в пространстве. Из-за того, что скорости, создаваемые взрывом, распределяются в широкой полосе, другая значительная часть испускаемого материала ограничена до относительно умеренных скоростей наружу. Один фактор, влияющий на ситуацию, – взрыв Типа I происходит в центре звезды, а не во всей структуре. Следовательно, большая часть испускаемого материала не выходит в виде окончательно отделившихся обломков, а состоит из частей внешних отделов звезды. Они испускаются в виде совокупностей разных размеров, которые мы бы назвали фрагментами, если бы имели дело с твердой материей. Такие квази фрагменты обладают более низкими исходными скоростями, чем мелкие частицы или индивидуальные атомы, поскольку ускорение, вводимое данным давлением, уменьшается как функция массы при постоянной плотности. Они быстро расширяются из исходного высоко сжатого состояния, значительно понижающего их температуру и делающего их невидимыми. Видимые части остатков сверхновых звезд Типа I – это в основном самые быстрые частицы.
В период путешествия наружу продукты взрыва подвергаются гравитационному влиянию общей массы до тех пор, пока самые быстро движущиеся компоненты не достигнут гравитационного предела, затем влияние быстро уменьшается. Из этого следует, что более медленные компоненты подвергаются гравитационному замедлению и сопротивлению со стороны межзвездной среды в течение очень длительного периода времени. Если мы примем ранее упомянутую цифру 60 солнечных масс за размер взрывающейся звезды и предположим, что треть массы переходит в энергию, тогда внешние части продуктов взрыва подвергаются гравитационному влиянию в 40-ка солнечных масс. В главе 14 мы введем уравнение для вычисления гравитационного предела. Из него мы обнаружим, что гравитационный предел совокупности 40 солнечных масс составляет 23 световых года или 7 парсек. Радиусы наблюдаемых остатков сверхновых звезд типа I в галактике составляют в среднем около 5 парсек. Таким образом, расширение остатков даже не принимается как расширение самых быстрых продуктов взрыва выше гравитационного предела совокупности. Ясно, что многие из более медленных продуктов прекращают движение наружу задолго до того, как достигают гравитационного предела оставшейся массы.
На данной стадии, когда расширение прекращается, имеется облако холодного и сильно разреженного материала, занимающее огромное расширение пространства. Но в отличие от больших облаков газа и пыли в рукавах галактики этот материал пребывает под гравитационным контролем. Гравитационное влияние массы в целом на каждую индивидуальную частицу невелико из-за огромных расстояний, но итоговая гравитационная сила имеется, и как только расширение прекращается, начинается сжатие. Пока эта сначала небольшая сила делает свою работу, проходит еще один длинный интервал времени, но постепенно составляющие частицы притягиваются назад туда, где внутренняя температура массы может повышаться достаточно для того, чтобы заново активировать процесс выработки энергии, и звезда рождается вновь.
Теперь эта звезда возвращается в область О диаграммы ЦВ сначала как инфракрасная звезда, а позже, когда она сжимается и повышает температуру, как красный гигант. Красный гигант напоминает первое поколение звезд того же типа, но не идентичен им. Он проходит через цикл и через процесс взрыва, и, делая это, подвергается некоторым модификациям. Самый значимый аспект, благодаря которому новые звезды второго цикла отличаются от своих двойников в первом цикле, в том, что звезды второго цикла обладают гравитационно устойчивой сердцевиной. Звезды первого цикла сжались из практически однородной рассеянной совокупности. Как отмечалось раньше, некоторые из таких звезд обладали ядрами, на которых строятся, но лишь в редких примерах они являются чем-то большим, чем мелким фрагментом. Пока она не достигнет критической плотности, такая звезда является просто сжимающимся облаком пыли и газа. С другой стороны, совокупность материи, из которой сжимается звезда второго цикла, сильно концентрируется в центре – месте взрыва сверхновой звезды. Следовательно, в центральном регионе гравитационное сжатие продолжается намного быстрее, и большая часть массы звезды достигает состояния гравитационного равновесия к моменту начала процесса выработки атомной энергии. Поэтому вновь сформированная звезда представляет собой двух-компонентную систему с устойчивой сердцевиной и большой сжимающейся внешней оболочкой.
В такой комбинационной структуре светимость определяется количеством вырабатываемой энергии. В свою очередь, светимость зависит от массы, концентрирующейся в основном в сердцевине. Но температура поверхности, соответствующая данной светимости, зависит от объема звезды и является в основном объемом оболочки. Следовательно, температура поверхности звезды раннего второго цикла подобна температуре звезды раннего первого цикла, в то время как светимость подобна светимости главной последовательности, вместо того, чтобы концентрироваться в одном регионе сверху справа диаграммы ЦВ, как у звезд раннего первого цикла. Ранние звезды второго цикла занимают полосу справа диаграммы, подобную верхней части главной последовательности слева. Мы будем обозначать данный тип звезд классом С. Если прибавить номер цикла, звезды второго цикла являются звездами класса 2С.
После первичного движения вниз из региона О в положение, определенное звездной массой, эволюция звезд класса 2С, происходящая в результате продолжения процесса сжатия внешней оболочки, оставляет светимость практически неизменной, но температура поверхности растет из-за уменьшения размера излучающей поверхности. Такая звезда второго цикла движется почти горизонтально на диаграмме ЦВ, если пребывает в регионе минимального приращения. Любое дальнейшее приращение, которое имеет место, помещает конечный пункт, место, в котором звезда достигает гравитационного равновесия, выше на диаграмме. Следовательно, эволюционные пути звезд класса 2С полностью отличаются от путей звезд класса А – звезд первого цикла.
Паттерн звезд класса С показан на рисунке 5. Числа рядом с названиями важных звезд, приведенных на диаграмме, – это массы в солнечных единицах. Как видно из этих величин, шкала масс для звезд класса С справа диаграммы практически идентична шкале масс звезд класса В (главной последовательности) слева. Тогда линия XY представляет эволюционный путь звезды размером около пяти солнечных масс, обрастающей лишь остатками своей исходно разреженной материи. Если звезда конденсируется в пылевом облаке или входит в такое облако до завершения консолидации разреженной материи, увеличение массы путем приращения из облака двигает звезду вверх на диаграмме, и результирующий путь подобен линии XZ.
Следует заметить, хотя эволюционный путь звезд класса С на диаграмме ЦВ весьма отличается от пути звезд класса А, и значение положений на диаграмме в терминах переменных, иных чем температура и светимость, тоже другое, в обоих случаях результат эволюционного развития один и тот же. Эволюция переносит звезды из холодного и очень разреженного состояния в области диаграммы в положение на главной последовательности, которое определяется звездной массой. В обоих случаях перенос осуществляется движением за счет одного и того же процесса - процесса гравитационного сжатия, который, как известно, работает при существующих условиях.
В противовес простому управляемому гравитацией процессу традиционная астрономическая теория предлагает причудливый ряд изгибов и поворотов. С их помощью она пытается примирить наблюдаемые данные с поставленной с ног на голову эволюционной последовательностью, основанной на чисто гипотетическом процессе превращения водорода в качестве источника звездной энергии. Как уже отмечалось, эта теория требует движения из области О (области красного гиганта) диаграммы ЦВ в главную последовательность, а затем находит нужным перевернуть движение и привести звезды назад в область красного гиганта. Теоретики не способны определить обратное движение без того, чтобы сделать массу звезды постоянной величиной. Поэтому они отклонили любую систематическую связь между массой и положением на диаграмме, кроме связи на главной последовательности. Как указывает Шкловский, звезды движутся на схеме “довольно извилистым образом”.[2]
Допущение, что температура и светимость звезды могут абсолютно не зависеть от массы – еще одна абсурдная гипотеза. В главной последовательности обе эти величины определяются массой, и идея о резком изменении связи при других условиях, нереальна. Кроме того, возникает очевидная проблема, когда гипотетическая эволюционная линия вновь пересекает главную последовательность на пути от красного гиганта к белому карлику. Если мы исследуем гипотетический эволюционный путь, не ссылаясь на его “извилистость”, мы обнаружим “отклонение” от главной последовательности в точке, определенной массой звезды, горизонтальное движение вправо, а затем поворот вверх, продолжающийся по диагонали в область красного гиганта. Отсюда путь возвращается влево по довольно неопределенному горизонтальному маршруту. Диаграмма, претендующая на демонстрацию согласованности между теоретическим паттерном и наблюдениями, сопровождает почти все дискуссии на эту тему в астрономической литературе. Это смешанная диаграмма, комбинирующая диаграммы ряда звездных скоплений.[3]
Кроме вопроса о направлении движения, который не может определяться из наблюдения, гипотетический эволюционный путь в основном согласуется с диаграммой ЦВ шаровых звездных скоплений. Было бы трудно поступить наоборот, поскольку к этому пришлось прибегнуть сознательно для увязывания с паттерном шаровых звездных скоплений. Таким образом, согласованность смешанной диаграммы с гипотетическим эволюционным паттерном значима лишь в той степени, в какой имеется согласование в случае скоплений иных, чем звездные скопления шарового вида. В главе 10 мы обнаружим, что некоторые скопления, такие как М 67 и NGC 188, классифицирующиеся как рассеянные звездные скопления, на самом деле являются фрагментами шаровых звездных скоплений, еще не утерявшими все шаровые характеристики. В целях извлечения истинного значения смешанной диаграммы нам потребуется убрать скопления данного вида и обычные шаровые звездные скопления, и исследовать степень согласованности между оставшимися рассеянными звездными скоплениями и теоретическим паттерном. Сделав это, мы вообще не обнаруживаем никакой корреляции. Рассеянные звездные скопления имеют звезды на главной последовательности, в непосредственной близости от нее, и один из них также содержит несколько красных гигантов. Но отсутствует след эволюционного паттерна, который, предположительно, должна подтверждать диаграмма. Свидетельства, подкрепляющего утверждение, что звезды рассеянных звездных скоплений “развиваются вне главной последовательности”, попросту не существует.
Осознание истинного эволюционного паттерна, выведенного из теории вселенной движения, помогает по-настоящему понять истинное значение объединения определенных видов звезд с пылевыми облаками, приводящего к убеждению, что звезды формируются внутри облаков. Осознаны два вида объединения. Объединения О состоят из звезд видов О и В, самых больших и самых горячих из всех звезд. Объединения Т – это группы звезд класса Т Тельцов, они намного меньше и холоднее звезд О и В. “Часто, но не всегда, объединения Т совпадают с объединениями О”.[4] Превалирующее убеждение, что горячие и массивные звезды – молодые, приводит к выводу, что они формировались где-то рядом со своими нынешними положениями. Наряду с наблюдаемым объединением звезд О и В с туманностями, это указывает на то, что звезды объединений О сформировались посредством конденсации фрагментов газовых и пылевых облаков, в которых они сейчас находятся. Эта гипотеза сейчас принимается большинством астрономов, но, как отмечалось в главе 1, они не способны объяснить, как звезды могли формироваться из облаков такой низкой плотности. “Этот процесс, – говорит Саймон Миттон, – представляет почти полную загадку”.[5]
Развитие теории вселенной движения никоим образом не предлагает объяснение, каким образом пылевые и газовые облака галактики могут конденсироваться в звезды. Более того, оно определяет еще одну силу, препятствующую подобной конденсации, силу, возникающую за счет последовательности естественной системы отсчета наружу, и указывает, что конденсация не может иметь места до тех пор, пока облака либо намного больше, либо намного плотнее, чем все существующее в Галактике. Однако из информации, вынесенной на свет развитием, ясно, что в действительности уже существующие звезды наращивают материю из пылевых и газовых облаков. Уже существующие звезды не ограничены фактором, препятствующим частицам пыли и газа конденсироваться в звездную совокупность при галактических условиях - итоговым движением каждой частицы наружу от всех других. Все частицы, пребывающие в гравитационном пределе существующей звезды, обладают итоговым движением вовнутрь по направлению к звезде и пребывают на пути захвата.
В Галактике облака пыли и газа подвергаются действию сил, стремящихся их разделять и рассеивать. Из этого следует, что опознаваемые облака являются относительно недавними приобретениями в Галактике. Как таковые, они в основном связаны с относительно недавними звездными приобретениями – звездами класса А1. Как мы видели, эти звезды изначально делятся на две группы, большую группу мелких звезд, достигающих гравитационного равновесия в нижней части главной последовательности, и меньшую группу больших звезд, достигающих гравитационного равновесия в средней точке последовательности. Следовательно, можно ожидать, что результаты приращения к существующим звездам из газовых и пылевых облаков тоже будут двух видов: одна группа горячих и массивных звезд и другая группа мелких и относительно холодных звезд. Две группы, требуемые теорией, очевидно могут определяться соответственно как объединения О и объединения Т. Обе группы содержат несколько звезд класса 2, смешавшихся с популяцией класса I в момент входа в Галактику более молодых звезд.
Положения объединений О и Т на диаграмме ЦВ полностью согласуются с объяснением приращения. Верхняя часть главной последовательности, в которой расположены звезды О, не может достигаться без приращения из окружения. Самые большие звезды класса 1 достигают главной последовательности значительно ниже данного уровня, и красные гиганты класса 2 (и позже), воссозданные из части материи взорвавшейся звезды вида О, обязательно менее массивные, чем звезды вида О. “Сверх красные гиганты, которые соответствовали бы эволюции звезды вида О, отсутствуют”.[6] Таким образом, чтобы достичь статуса О, звезды всех классов должны расти за счет своего окружения.
Звезды Т Тельца обнаруживаются в месте, обычно описываемом как “выше” нижней части главной последовательности. Поскольку эта последовательность проходит через диаграмму по диагонали, одинаково правильно говорить, что эти звезды расположены где-то справа главной последовательности. Как можно видеть на рисунке 5, это согласуется с непрерывным приращением из окружающего облака пыли и газа. Звезда, нарастившая значительные количества такого материала, пребывает в тех же условиях, что и звезда, уплотнившаяся из конечных остатков материала, рассеянного при взрыве сверхновой звезды. Как мы уже видели, звезда последнего вида (класс 2С) движется горизонтально через диаграмму ЦВ справа налево. В последней части движения она занимает положение, подобное тому, в котором находятся звезды Т Тельца. Таким образом, положение Т Тельца полностью согласуется с объяснением приращения. Наблюдение наличия “странных изменений в светимости” тоже согласуется с открытием, что они наращивают материал из окружения в значительных и, возможно, разных количествах.
Сейчас позвольте поближе присмотреться к паттерну событий внутри совокупности, только что ставшей звездой (любого цикла) путем активации процесса атомной дезинтеграции в качестве источника энергии. Высвобожденная дополнительная энергия вызывает быстрое расширение звезды. Расширение оказывает охлаждающее влияние, которое заметнее всего в центральных регионах. Когда температура в этих регионах падает ниже недавно достигнутого предела разрушения, сам процесс выработки энергии прекращается, усиливая эффект охлаждения. Постепенно охлаждение останавливает расширение, и начинается сжатие звезды, при котором температура повышается, вновь достигается предел разрушения и весь процесс повторяется.
Таким образом, вновь сформировавшаяся звезда, либо класса А, либо класса С, является переменной в смысле количества присущего ей излучения. Переменной она называется потому, чтобы отличить ее от класса звезд, переменность которых создается за счет внешних причин. “Как мы и ожидали, почти все эти звезды (ниже 1700ºК) долгое время являются переменными”,[7] - сообщают Нейгебауэр и Лейтон – пионеры-исследователи инфракрасных звезд. Не все холодные звезды – молодые, но у старой холодной звезды было время для достижения гравитационного равновесия. Поэтому она – мелкая, в то время как молодые звезды еще очень разреженные. Такие звезды описываются как красный горячий вакуум, поэтому они очень большие. Поскольку они излучают с намного большей площади поверхности, их общее излучение намного больше, чем излучение старых звезд с той же температурой поверхности. Следовательно, яркие инфракрасные звезды являются вновь сформировавшимися переменными.
Продолжительность цикла или период переменной звезды зависит от отношения величины энергии, высвобожденной посредством атомной дезинтеграции, к общему энергетическому содержанию звезды. Если звезда очень молодая, и ее температура немного выше звездного минимума, скорость выработки энергии велика по сравнению с общей энергией звезды, и колебания от положения “вкл.” к “выкл.” механизма выработки энергии очень большие. Поэтому, такие звезды являются долгопериодическими переменными. Когда звезда становится старше, ее температура и энергетическое содержание растут, поскольку на этой стадии эволюционного цикла средняя выработка энергии превышает излучение. Таким образом, колебания в скорости выработки энергии представляют собой непрерывно уменьшающуюся пропорцию общей энергии звезды. Следовательно, и период и величина переменности (измененные в терминах процентного изменения в излучении) уменьшаются со временем.
Поскольку средняя температура звезды повышается, со временем достигается момент, когда температура в центральных регионах в период низшей фазы цикла больше не падает ниже предела разрушения самых тяжелых элементов. Но это не окончание переменности, потому что к данному моменту или немного позже высшая точка температурного цикла достигает предела разрушения следующего более легкого элемента, и выработка энергии путем разрушения этого элемента происходит в виде того же типа цикла “вкл” и “выкл”. Колебания никогда не прекращаются полностью, но уменьшаются по величине, и больше не наблюдаются после того, как температура стабилизируется, или когда общая энергия звезды становится такой большой, что влияние изменений незначительно на шкале наблюдения.
Одна звезда, Солнце, настолько близка к нам, что можно обнаружить даже мелкие колебания в выработке энергии. Эта тема еще не изучена в контексте вселенной движения, но известно, что некоторые аспекты солнечного поведения переменны. Особенно заметны наблюдаемые флуктуации в активности по созданию солнечных пятен. Происхождение пятен неизвестно, но, несомненно, они инициируются так же, как процесс выработки энергии. Возможно, они указывают на изменения на выходе процесса, которые следовало бы ожидать от периодических изменений. Также имеется некий относительно длинный диапазон изменений (такой как уменьшение выхода энергии, вызвавшее Малый Ледниковый Период в XVII веке, и увеличение выхода энергии, вызывающее постепенное потепление в XX веке), который может создаваться за счет изменений в природе или количестве материала, наращиваемого из окружающей среды. В любом случае эти темы требуют дальнейшего исследования. Возможно, такое исследование можно будет расширить до более отдаленных звезд, которые сейчас не относятся к классу переменных. Кое-какие наблюдения “изменений в активности, подобных 11-летнему циклу создания солнечных пятен” в близлежащих звездах, уже выполнены.[8]
Теоретическое объяснение процесса, посредством которого строятся более тяжелые элементы, установленного в томе 2, определяет его как непрерывный процесс захвата, происходящий повсюду в материальном секторе. В примитивной совокупности разреженного материала и в ранних облаках пыли и газа уровень магнитной ионизации равен нулю. Это говорит об отсутствии препятствия для построения любого из 117-ти возможных элементов. Время, затраченное на первые эволюционные стадии, настолько велико, что к моменту достижения стадии протозвезды в пылевых облаках представлены все элементы. Ввиду того, что построение атомной структуры – это пошаговый процесс, исходное изобилие элементов является обратной функцией атомной массы (с некоторыми модификациями за счет других факторов), но даже небольшого количества очень тяжелых элементов достаточно для начала атомной дезинтеграции, обеспечивающей приращение энергии, которое повышает плотность пылевого облака до статуса звезды.
К тому моменту, когда исходный запас тяжелых элементов исчерпывается, звездное топливо восстанавливается приращением материала из окружающей среды и непрерывной деятельностью процесса построения атомов. Вся захваченная материя обладает некоторым количеством тяжелых элементов, но прибавление к запасу топлива не ограничивается данным количеством. Любая материя, которая значительно прибавляется к общей массе звезды, служит цели активации дополнительного источника энергии. Увеличение массы повышает температуру в центре звезды, и, следовательно, создает больше топлива, имеющегося за счет достижения пределов разрушения более легких элементов.
Корреляция температуры в центре с массой подразумевает, что основной запас топлива при любом данном уровне массы обеспечивается особым элементом. Большинство очень тяжелых элементов присутствует лишь в мелких концентрациях, поэтому в некоторых случаях трудно различить положения, в которых начинается разрушение дополнительного элемента. Однако имеется относительно широкий диапазон массы, указанный заштрихованной областью на рисунке 6, в котором переменчивость достаточно регулярна, чтобы сделать очевидным следующее: Главным источником энергии является единичный элемент. Особый характер изменчивости в данной области, которую мы будем определять как зону Цефеид, занимает достаточно широкий диапазон температур в центре, указывая на то, что энергия сначала получается из элемента, который присутствует в звезде в более высокой концентрации, а не создается любым элементом большего атомного номера. Этот особый элемент нельзя определить без дальнейшего исследования. Но поскольку свинец является не только первым умеренно изобильным элементом в нисходящем порядке атомной массы, но и единственным таким элементом в верхней части атомных серий, мы можем, по крайней мере, теоретически, соотнести предел температурного разрушения данного элемента № 82 с температурой в центре, соответствующей диапазону массы зоны Цефеид. В этой связи следует отметить, что свинец является самым тяжелым элементом, устойчивым к радиоактивности в области единицы магнитной ионизации, и, следовательно, занимает привилегированное положение, чем-то похожее на положение железа.
Длительный период переменности, предшествующий Цефеидам на эволюционном пути, можно соотнести с элементами выше свинца в атомных сериях. Здесь количества энергии, выработанные при достижении последовательных пределов разрушения, меньше, поскольку эти элементы относительно редки. Но каждое приращение энергии оказывает большее влияние на звездное равновесие из-за меньшей способности хранения тепла у низкотемпературных звезд. Это усиливает влияние малых изменений в потоке материи, входящей из окружения; в результате долгопериодические изменения менее регулярны, чем у Цефеид. В общем, эти звезды не выделяются в легко распознаваемые классы в отряде Цефеид, но некоторые группы похожей природы определены. Например, переменные СП Тельца типа Мирры обнаруживаются между длиннопериодическими красными переменными и Цефеидами.[9]
В примитивной материи, из которой формировались глобулярные кластеры, имеются 35 элементов тяжелее свинца. Предел разрушения каждого из элементов устанавливает температуру в центре конкретной группы звезд так же, как предел разрушения свинца, по-видимому, устанавливает температуру в центре и, соответственно, характерные свойства Цефеид. Большинство звезд класса А, возможно, пребывает на уровне единицы магнитной ионизации, уменьшая количество стабильных элементов выше свинца до десяти, и звезды СП Тельцов рассматриваются как одни из них. Но пытаться разделить все переменные раньше Цефеид на группы и определять элементы, представляющие энергетический источник для каждой звезды, явно непрактично, даже если вовлечь в процесс еще девять групп.
Звезды, расположенные в области, где эволюционная линия класса А АС пересекает дугу зоны Цефеид, известны как звезды RR Лиры. В шаровых звездных скоплениях их много, и по этой причине они также называются переменными скоплений.
Однако в данных скоплениях имеются не только звезды класса А Цефеиды. Один вид звезды шаровых звездных скоплений, который мы еще не рассматривали, - это звезда, которая конденсируется вокруг большого ядра; либо заранее существующей мелкой звезды, либо совокупности планетарной массы. Если конденсация звезды происходит вокруг ядра такого размера, линия эволюционного развития похожа на линию развития гигантов класса С и сдвигается вверх на диаграмме ЦВ относительно траектории класса 1А. Эта линия входит в зону Цефеид там, где масса и температура в центре совпадает с массой и температурой в центре с областью звезд RR Лиры, но плотность и температура на поверхности ниже, а светимость выше. Астрономы знают эту Популяцию как звезды Цефеид типа II или звезды W Девы. Согласно нашей терминологии, они являются Цефеидами класса 1.
Изменения, происходящие в звездах во время прохождения цикла, оказывают влияние на положение, которое звезда данного вида занимает в своей зоне на диаграмме ЦВ. Один такой результат – существование звезды Цефеид третьего типа. Гигантская звезда класса С второго или более позднего цикла движется через зону Цефеид, если обладает большой исходной массой или подвергается большому приращению. Как и следовало ожидать, общие характеристики данного типа Цефеид похожи на характеристики Цефеид класса 1. Конечно, существование двух разных групп больших звезд типа Цефеид было осознано относительно недавно. Но сейчас известно, что Цефеиды класса 2С (Популяция I) более массивные и на диаграмме ЦВ расположены выше (около 1 ~/z величин), чем звезды класса 1.[10] Также они одинаковы по размеру и обладают похожими свойствами. И большая масса, и сходство свойств звезд класса 2С объясняются нашим открытием, что они являются звездами, восстановившимися из продуктов сверхновых звезд типа I, которые являются взрывами звезд, достигших предела массы, и, следовательно, очень больших и очень похожих. Эти характеристики переносятся на их продукты.
Как и следовало ожидать, ранее упомянутые переменные RV Тельца тоже делятся на две отдельные группы, похожие на два класса Цефеид.
На другой стороне зоны Цефеид контролирующие факторы обратные. Способность звезды хранить тепло намного больше за счет более высоких температур и больших масс. Соответственно, любые вариации, либо в скорости приращения, либо в изобилии тяжелых элементов в приращенной материи в большей степени сглаживаются.
Звезды Цефеид сыграли важную роль в продвижении астрономического знания благодаря особой связи между их периодами и светимостями. Это понимается как еще один результат взаимосвязи между разными свойствами звезд, что было темой обсуждения в данной и предшествующей главе. Возможно, этот результат относится как к большинству других видов важных переменных, так и Цефеидам, но другие виды переменных звезд менее обычны и поэтому определены менее ясно. Также сомнительно, являются ли любые из других классов звезд такими же однородными как Цефеиды. Отношение период-светимость для Цефеид, если правильно градуировано, позволяет определять абсолютную величину звезды Цефеид из периода - наблюдаемой величины. Затем отношение абсолютной величины к наблюдаемой указывает на расстояние до звезды, предлагая средства измерения расстояний вплоть до миллиона световых лет, намного выше пределов обычных методов измерения.
Объяснение пульсаций Цефеид и других подобных типов переменных звезд, представленное в данной работе, конечно, отличается от объяснений, обнаруживаемых в астрономической литературе. Астрономы считают, что это механическая вибрация, похожая на колокол, как говорится в одном учебнике. Но наблюдаемые характеристики пульсации противоречат этой гипотезе.
Знаменательный факт – максимум яркости приходится на время самого быстрого расширения, а минимум совпадает с самым быстрым сжатием. Это противоречит любой теории, признающей простую пульсацию всего звездного тела. Могло бы показаться, что звезда должна быть самой яркой и горячей вскоре после того, как сжатие приводит ее в состояние самой высокой плотности и давления.[11]
Подобно многим другим отмеченным, но проигнорированным в современной практике “знаменательным фактам”, данный факт несет в себе послание. Он рассказывает, что превалирующая теория пульсации ошибочна. Теория вселенной движения раскрывает, в чем ее ошибка. Пульсация – это не механическая вибрация; она приводится в действие температурой. Взаимодействие двух процессов – расширения и выработки энергии - вот причина периодичности. Максимальная яркость возникает в период максимального расширения потому, что это момент, когда выработка энергии с максимальной скоростью продолжается на протяжении самого большого промежутка времени.
За исключением некоторых частей, содержащих никель и другие элементы, близкие железу, которые исчезают за счет локальных изменений в условиях центральных регионов звезды, в период жизни звезды элементы, тяжелее железа, разрушаются при выработке энергии. В сверхновых звездах типа I взрыв уничтожает эту жизнь, если звезда достигает температурного предела железа. Построение этих элементов начинается приблизительно с нового царапанья, но период расширения и перегруппировки продуктов взрыва достаточно долгий, чтобы привести концентрацию тяжелых элементов в протозвездах второго поколения почти к концентрации в протозвездах первого цикла. Концентрация железа и элементов с более низкой атомной массой увеличивалась без остановки, и общее содержание тяжелых элементов звезд класса 2С (обычно выраженное в процентах элементов выше водорода или гелия, или как отношение более тяжелых элементов к водороду) значительно больше, чем у звезд класса 1А.
Аналогичные процессы построения атомов действуют в окружении звезд в межзвездном пространстве. Содержание тяжелых элементов определяется возрастом материи, не зависимо от того, пребывает ли материя в форме пыли и газа или смешана со звездами. Как отмечалось в главе 3, современная точка зрения астрономов такова: Тяжелые элементы формируются внутри звезд и рассеиваются в окружении посредством взрывов сверхновых звезд. На этом основании содержание тяжелых элементов у молодых звезд больше, чем у старых звезд потому, что пропорция тяжелых элементов в “сырой материи”, доступной для построения звезды, увеличивается с возрастом галактики.
Хотя такая точка зрения наслаждается общим признанием, свидетельство наблюдений продолжает накапливать все больше и больше аномалий. В дополнение ко многим положениям свидетельства, противоречащим этой гипотезе, которые обсуждались на предыдущих страницах данного тома, сейчас можно отметить, что свидетельство указывает на то, что содержание тяжелых элементов в межзвездной материи локального окружения не увеличивается. Мартин Харуит детально рассмотрел ситуацию. Он замечает, что “сходство в изобилии” (то есть, в химическом составе, как указывают спектры) разных звезд в Галактике – звезд В, красных гигантов, планетарных туманностей и так далее – “отчасти приводит в замешательство”.[12] Сходства приводят к следующему выводу: “Анализы показывают, что в период жизни в Галактике межзвездная материя имела почти неизменный состав”. Этот вывод определенно конфликтует с базовым допущением, стоящим за ныне принятым объяснением разницы в составе между “старыми” и молодыми звездами; допущением, что межзвездная среда постоянно обогащается тяжелыми элементами, “сваренными” в звездах и рассеивающимися в окружение.
Конечно, наши открытия тоже требуют, чтобы содержание тяжелых элементов любого данного количества материи увеличивалось с возрастом, но существующая межзвездная материя - это не та материя, которая занимала этот регион пространства в ранние времена. Все галактики втягивают в себя разреженный материал из окружающей среды, материал, который согласно нашим открытиям относительно молод. Например, Харуит ссылается на недавно открытое и очевидно непрерывное поступление газа извне Галактики. Как отмечалось в главе 2, большие галактики тоже захватывают незрелые шаровые звездные скопления, составляющие пылевые облака которых еще не консолидировались в звезды. Тем временем звезды наращивают старую межзвездную материю. Очень похоже на то, что два процесса почти компенсируют друг друга и оставляют средний состав межзвездного материала в локальном окружении почти постоянным. Таким образом, вывод Харуита о постоянстве состава согласуется с теорией вселенной движения, если относится к ситуации во внешних регионах спиралевидных галактик. Теоретически, пропорция тяжелых элементов должна быть больше в более старых регионах галактик; но сейчас дела обстоят так, что они недоступны детальному наблюдению.
[1] Shklovskii, I. S., op. cit., p. 227. [2] Ibid., p. 186. [3] Ibid., p. 193. [4] Ibid., p. 109. [5] Mitton, Simon, op. cit., p. 89. [6] Inglis, Stuart J. Planets, Stars and Galaxies, 3rd edition, John Wiley & Sons, New York, 1961, p. 309. [7] Neugebauer and Leighton, Scientific American, Aug. 1968. [8] Wilson, Olin C., et al., Scientific American, Feb. 1981. [9] Baker and Fredrick, Astronomy, Ninth edition, Van Nostrand Reinhold Co., New York, 197 I , p. 393. [10] Kraft, Robert P., Scientific American, July 1959. [11] Bumham, Robert, Jr., op. cit., p. 590. [12] Harwit, Martin, op. cit,. pages 24 and 345.
(0)