Автор: Прокопенко А.Е. (Ангарск)
2. ГОРИ, ГОРИ МОЯ ЗВЕЗДА
2.5 Звёздное вещество
2.6 Ядерный взрыв
2.5 Звездное вещество
После звёздной катастрофы в центре
планетарной туманности звезда, компактный объект с высокой температурой и
большой плотностью, присутствует всегда. И это наводит на мысль, что этот
объект существовал там до взрыва и вероятно с момента рождения звезды. А при
взрыве в космическое пространство разлетается только её газовая оболочка.
Подтверждением этому может служить
наличие на небе сверхплотных звёзд. не рождённых в катастрофах. Примером может
служить двойная система Сириус, состоящая из Сириуса А - звезды
нормальной плотности примерно в 2,3 раза массивнее Солнца и её спутника
Сириуса В. Масса спутника близка к солнечной (0,98), но плотность
его вещества в миллион раз больше плотности воды.
Не приходится сомневаться, что
образовались оба компонента двойной системы одновременно, поскольку захват
одной звезды другой невозможен. Почему же так сильно отличаются их плотности?
Может на Сириусе В произошла «железная катастрофа»? Согласно теории
ядерного горения более массивная звезда раньше приходит к своему концу. И,
значит, до взрыва Сириус В должен был быть массивнее Сириуса А. А
при взрыве должна была разлететься в межзвёздное пространство масса в 1,5 раза
больше массы Солнца. У всех более чем семистах планетарных туманностей,
обнаруженных к настоящему времени, масса сброшенного со звезды вещества не
превышала 0,1 массы Солнца. Поэтому вариант со взрывом приходится считать
несостоятельным.
Значит, Сириус В со времени
своего рождения был сверхплотным. А Сириус А, звезда с большей массой,
своим гравитационным полем “раздевает” своего спутника. На спутнике почти
нет атмосферы и мы наблюдаем только сверхплотное ядро звезды Сириус В.
Менее массивный спутник не в состоянии “раздеть” Сириус А и последний
наблюдается как нормальная звезда, хотя и более горячая, чем Солнце.
И наше Солнце, как и всякая
звезда, должно иметь ядро, в котором сосредоточена почти вся его масса. Тогда
диаметр ядра составляет только сотую часть видимого диаметра Солнца. Вероятно,
ядро очень быстро вращается, и обнаруженные академиком Северовым колебания
поверхности Солнца с периодом 2 часа 40 минут являются результатом
этого вращения. Плотность вещества ядра такая же, как плотность вещества звезды
Сириус В. Такая плотность возможна только в том случае, если вещество
ядра нейтрально. Иначе электрические силы элементов ядра не дадут им находиться
так близко друг к другу. Может быть, ядро звезды состоит исключительно из
нейтронов? Но откуда появляется мощная энергия звёзд? При распаде нейтрона
на протон и электрон выделится очень мало энергии. Почти в 40 раз меньше,
чем при одном акте термоядерного синтеза ядра гелия.
В 1909 году Эрнест
Резерфорд с помощью альфа-частиц прощупал атом и первым “рассмотрел” в нём
атомное ядро. Ядро оказалось в десятки тысяч раз меньше атома. И состоит
оно из протонов и нейтронов. Эти две частицы очень похожи по своим свойствам и
отличаются величиной электрического заряда. Поэтому физики считают их как бы
двумя состояниями одной и той же частицы - нуклона. Когда у нуклона нет
заряда - это нейтрон, если есть положительный заряд - это протон.
Однако, как показали последние
исследования физиков - ядерщиков, нуклон не является элементарной частицей.
Американский физик Алекс Пановский первым обнаружил зернистое строение
протонов. На современных ускорителях с помощью электронов удаётся
прощупать периферические слои протонов. Анализ экспериментов показывает, что
электроны отскакивают от протона так, как будто это целый рой отдельных частиц.
А размеры этих частиц в десяток раз меньше радиуса протона.
Микрообъекты, из которых состоят нуклоны,
названы кварками. Физикам пока не удаётся выделить их в свободном виде,
несмотря на то, что опыты повторялись множество раз и в разных лабораториях.
Для этого требуются ускорители с энергией во много сотен раз больше
существующих. По одной из гипотез, предложенной в 1964 году
профессором Калифорнийского технологического института Марри Гелл-Маном, протон
и нейтрон представляют собой две различные комбинации из трёх кварков двух
типов: u-кварк имеет электрический заряд +2/3, d-кварк - (‑1/3).
Комбинация из uud даёт заряд равный +1, а комбинация udd соответствует нулевому
заряду нейтрона.
Если термоядерные реакции на звёздах
не идут, то можно предположить, что громадная энергия там выделяется в процессе
“упаковки” кварков при образовании нуклонов. Мощность, выделяемая при
образовании нуклонов в виде высокоэнергетического гамма-излучения, определяется
формулой Эйнштейна Е=Dmс\2, где Dm - разность
массы участвующих в объединении кварков и массы получившегося нуклона. Массы
кварков нам пока неизвестны, но можно с уверенностью предполагать, что энергия,
получающаяся в результате рождения нуклонов, будет на несколько порядков больше
той, которая рождается при термоядерном синтезе.
Сверхплотное ядро звезды должно
представлять собой «кварковую кашу». Такое состояние возможно только при
температурах выше определённой, так называемой “звёздной”, составляющей
миллионы градусов. Кварки при таких температурах нейтральны. Поэтому вещество
находится в сверхплотном состоянии.
Поверхность звёздного ядра
охлаждается. И когда температура понизится до «звёздной», на поверхности
начнут рождаться нуклоны и их объединения - ядра химических элементов.
Масса ядра звезды и её кварковый состав определяют типы рождающихся ядер
элементов. На звёздах в десятки раз массивнее Солнца рождаются
исключительно одни протоны. На Солнце наряду с протонами рождаются и ядра
гелия. На очень маленьких звёздочках могут рождаться ядра элементов,
состоящие из сотен нуклонов.
Родившиеся протоны и ядра элементов
электрически нейтральны. Но по мере уменьшения скорости их движения
(уменьшения температуры) растёт положительный заряд за счет роста заряда
протона. При температуре абсолютного нуля заряд протона по величине
сравнивается с зарядом электрона. Электрический заряд холодного (планетного)
вещества не даёт ядрам возможности находиться близко друг к другу.
А потому плотность вещества уменьшается в миллионы раз.
Разряженное скопление родившихся ядер
вещества и составляет атмосферу звезды. По мере охлаждения звезды растёт и
растёт её атмосфера, а вместе с ней и положительный заряд. И наступает
время, когда, преодолевая гравитационные силы звезды, электрические силы
выбрасывают в межпланетное пространство наиболее холодные (имеющие больший
заряд) ядра, в основном ядра водорода.
Наступает такое равновесие, когда
количество рождающихся ядер вещества равно покидающему звезду. При равновесии
количество атмосферы на звезде постоянно, а значит, и температура внешнего
газового слоя постоянна. У очень массивных звёзд атмосфера очень
протяженная, а поэтому наружная её поверхность менее тёплая (красные гиганты).
Так холодная звезда Дзета Возничего А, превосходящая по массе Солнце в
22 раза и имеющая настолько большие размеры, что в её объёме может
поместиться орбита Земли, имеет температуру поверхности всего 3400°К. Красный гигант является элементом двойной
системы и своим гравитационным полем раздевает своего спутника (звезду В).
Из-за некоторой “оголённости” температура поверхности горячего спутника
составляет примерно 11 тысяч градусов, хотя он и массивнее Солнца в
3 раза. Так как на поверхности всех звёздных ядер температура одинакова и
практически неизменна, менее массивные одиночные звёзды выглядят более горячими (из за малой
атмосферы) и свет их голубой.
Проверить данное предположение очень
трудно, так как получить “звёздную” температуру в лаборатории не представляется
возможным. И всё же на Земле с близкими температурами человек
сталкивается. Речь идёт о физических процессах, происходящих при ядерном
взрыве.
*Принятые обозначения:
-\n –
число в степени n.
Web-страница geostar25
