Растущая Земля: из планет в звёзды (стр. 61 )

тем большее число спутников оно может иметь.

Взрывные процессы и мощное корпускулярное излучение ограничи-вают время существования звезд массой 50 М☼. Массу равную 50 солнечных масс Солнце приобретает через ~ 390 млн. лет. Но еще раньше Солнце перестает играть организующую роль по той причине, что в будущем Солнечная система - это двойная звездная система, в которой все большую роль будет играть Юпитер. Уже сейчас солнечные циклы связаны с периодом обращения Юпитера. В дальнейшем с ним окажутся связанными вспышечные и взрывные явления на Солнце. Эти процессы притормозят рост Солнца и масса Юпитера может сравняться с массой Солнца. При изменении соотношения масс Солнца и Юпитера изменятся орбиты всех планет (особенно это видно при равенстве масс), а многие из них будут выброшены за пределы Солнечной системы. Не исключено, что за пределами двойной системы Юпитер-Солнце окажется планетная система Сатурна со всеми ее спутниками.

Вследствие распада звездных систем и последующего роста их компо-нент (планет и звезд) образуются новые звездные системы и, так называемые ассоциации звезд - разбегающиеся от места распада звезды - на которые обратил внимание .

Оказавшись за пределами бывшей Солнечной системы, Сатурн прев-ратится в звезду, а его спутники станут планетами новой звездной системы - системы Сатурна. Таким образом, оказывается, что зародыши звездных систем возникают в структуре ранее существовавших звездных систем. Наряду с этим, планетные системы, как и стадии развития звездных систем, могут возникать в межзвездном пространстве на базе одиночных тел (планет и астероидов), в том числе выбрасываемых за пределы звездных систем при взрывах массивных звезд, имеющих спутников.

Было ли наше Солнце когда-то в составе материнской звездной систе-мы или зародилось и развивалось в межзвездном пространстве, остается неясным. В то же время проблема далекой истории Солнца не принципиальная. Для понимания эволюции небесных тел достаточно иметь вероятностный ретрогноз.

Продолжая вероятностный прогноз развития Сатурна, следует отме-тить, что его отрыв от Солнечной системы может быть не окончательным. Сатурн со своими спутниками может вращаться вокруг оставшейся пары Юпитер-Солнце. Именно по такой схеме устроена тройная система Кас-тора в созвездии Близнецов, причем все три компонента Кастора - спект-рально-двойные звезды.

Планетная система Сатурна интересна еще и тем, что ее спутник Дио-на, расположенный на четвертой орбите Сатурна, имеет массу 1,03∙1024 г, соотношение которой с массой Сатурна аналогично для пары Земля-Солнце. Не исключено, что развитие Дионы может стать похожим на развитие Земли, а на Дионе через несколько миллионов лет разовьется жизнь. Этот пример показывает, что жизнь во Вселенной - явление более распространенное, по сравнению с тем, что предсказывают кантовские

232 Глава 10. Земля среди небесных тел .

гипотезы и ортодоксальная космология.

Описанный сценарий распада Солнечной системы может не состоять-ся; он может быть иным, если Солнце взорвется (явление сверхновой). От взрывной волны и ослабления поля тяжести нынешние планеты будут разбросаны. Некоторые из них окажутся одиночными со своими спутниками, а некоторые сгруппируются в пары и тройки. В любом случае будет продолжаться распад масс, захват спутников, превращение их в звезды. Круговорот материи в природе будет продолжаться вечно.

§ 10. 4. Место Земли на диаграмме Герцшпрунга-Рессела

Кроме массы, звезды имеют еще ряд важных характеристик: свети-мость, показатель цвета, спектральный класс, поверхностная и внутренняя температуры, абсолютная звездная величина и др. Характеристики звезд связаны между собой. Связи эти проявились еще в начале ХХ в., когда Э. Герцшпрунг (1905 г.) и Г. Рессел (1913 г.) стали наносить на график ”спектральный класс-светимость” сведения о светимостях звезд, накопленные к тому времени. Звезды группировались на отдельных площадях графика и в зоне вытянутой полосы. Позже график, названный диаграммой Герцшпрунга-Рассела, пополнялся новыми сведениями. Диаграмма в современном виде схематически представлена на рис. 10.3 (в пределах прямоугольника). Поскольку абсолютная звездная величина и светимость однозначно связаны, график на рис. 10.3 называют также диаграммой спектр-светимость.

Основная масса звезд (~ 85% ) располагается на диаграмме в относи-тельно узкой полосе, называемой главной последовательностью. Вверху главной последовательности располагаются белые и голубые гиганты - звезды большой массы и большой светимости. Спектральные классы этих звезд - О, А, В. Вдоль главной последовательности (сверху вниз) светимости и массы звезд уменьшаются. В нижней части главной последовательности (правый нижний угол диаграммы) располагаются звезды с малой массой и малой светимостью, их относят к спектральным классам К и М. Эти звезды получили название красных карликов. Они составляют многочисленную группу звезд в Галактике. Звезды с еще меньшей светимостью и массой (М < 0,08 М☼) называют коричневыми карликами.

Анализ распределения звезд по массе показывает, что красные и коричневые карлики - самая многочисленная группа звезд в Галактике. Этот факт противоречит кантовским гипотезам, так как при конденсации газа и пыли должны были формироваться гораздо чаще массивные звезды, а не звезды малых масс.

В правом верхнем углу диаграммы Герцшпрунга-Рессела расположе-ны звезды-гиганты, их немного в Галактике, но благодаря их большой светимости они легко обнаруживаются. Из-за красного цвета и большой светимости эти звезды называют красными гигантами.

§ 10. 4. Место Земли на диаграмме Герцшпрунга-Рессела 233

Рис. 10. 3. Направление эволюции небесных тел и положение планет на диаг - рамме Герцшпрунга-Рессела: 1 – постепенные переходы небесных тел от одного класс - са к другому; 2 – спонтанные переходы по мере развития звезд, вызванные нестаци -

онарными процессами.

В нижней левой части диаграммы расположены белые карлики. Тем-

пература их поверхности достигает 10-12 тыс. градусов при относительно небольшой светимости. Такое соотношение температуры и светимости объясняется малыми размерами белых карликов. Отдельные звезды этого класса имеют радиусы планетных размеров при массе равной солнечной. Очевидно, что белые карлики имеют большие плотности, достигающие сотен тонн в 1 см3. Этих звезд относительно много в Галактике (до 10%).

После открытия диаграммы Герцшпрунга-Рессела стало ясно, что расположение на ней звезд, в том числе главной последовательности, обусловлено эволюцией звездного населения Галактики. А поскольку теория образования звезд базировалась на кантовских концепциях, предполагалось, что сначала из газа и пыли образуются красные гиганты - звезды с малой плотностью, унаследованной от газо-пылевой туманности. Сжимаясь, такая звезда становилась белым или голубым гигантом, а затем эволюционирует с потерей массы вдоль главной последовательности (сверху вниз) по направлению к красным и белым карликам.

Теорию эволюции звезд вдоль главной последовательности с потерей массы развивали и . И хотя попытки создания такой теории оказались неудачными, теория базировалась на здоровой идее: чтобы возникла непрерывная главная последовательность в ходе эволюции звезд, изменение их характеристик должно быть постепенным.

Когда была осознана огромная роль ядерных реакций в звездах (рабо-ты Г. Бете, Г. Гамова, С. Чандрасекара и М. Шварацшильда) взгляды на эволюцию звезд существенно изменились. В частности, М. Шварцшильд

234 Глава 10. Земля среди небесных тел .

предложил идею о переходе массивных звезд главной последовательности в класс красных гигантов. Поскольку переход спонтанный (взрыв с появлением в этой области белых карликов), на диаграмме Герцшпрунга-Рессела (рис. 10.3) сплошная лента главной последовательности прерывается и образуются изолированные группы красных гигантов и белых карликов. Шварцшильда оказалась верной, она была подтверждена наблюдениями и повсеместно принята. Приемлема она и для концепции растущих небесных тел. Однако привлечение ядерных реакций для объяснения эволюции звезд, несмотря на отдельные корректные положения, не могло объяснить существование самой главной последовательности, ибо кантовские гипотезы возникновения звезд из газо-пылевых облаков предусматривают образование звезд различных масс, которые должны размещаться по всей площади диаграммы или же изолированными группами, но не в виде сплошной ленты.

Непрерывная полоса звезд главной последовательности существует потому, что характеристики звезд по мере их эволюции (роста) изменяются плавно. Увеличивая свою массу, зародыш звезды (планета), проходя стадии развития красных карликов, желтых и белых звезд, движется вверх по главной последовательности и при благоприятных условиях становится голубым гигантом. Далее неминуемый взрыв приводит звезду в группу красных гигантов. После того, как продукты взрыва рассеются, от бывшего гиганта может остаться плотное ядро - белый карлик.

На рис. 10.3 обычная диаграмма Герцшпрунга-Рессела дополнена кривой линией, показывающей направление эволюции небесных тел. Сплошной участок кривой отражает постепенное изменение характеристик звезд, а штриховой участок - спонтанные переходы. Кроме того, диаграмма дополнена планетной стадией развития звезд. Планетная стадия развития выходит за пределы обычной диаграммы Герцшпрунга-Рессела, так ка планеты - не светящиеся тела.

В кантовских гипотезах развитие звезд искусственно отрывалось от эволюции планет и этот разрыв отражала обычная диаграмма спектр-светимость. Природа же едина и на этом единстве основывается концепция роста небесных тел, поэтому планетная эволюция вписывается в диаграмму Герцшпрунга-Рессела.

Поскольку Земля нахоится на планетной стадии развития звезд, то ее место определяется самым нижним участком главной последовательности, лежащей за пределами обычной диаграммы спектр-светимость. Сама возможность такого дополнения диаграммы группой планет позволяет говорить о том, что диаграммы Герцшпрунга-Рессела только отчасти обусловлена эволюцией звезд; существование диаграммы предопре-деляется более фундаментальным явлением - общей эволюцией небесных тел, а в конечном счете - кругооборотом материи в природе.