— Эволюция звезд, имеющих среднюю массу
Мы рассмотрели эволюцию звезды малой массы после ее смерти в качестве планеты и затронули тему о возможной эволюции планеты для зарождения жизни.
Рассмотрим эволюцию звезд средних масс, в результате коллапса которых образуются нейтронные звезды.
Что такое коллапс?
В этом вопросе мы умышленно пропустили слово гравитационный перед словом коллапс, так как нет никаких фактических свидетельств о существовании такого физического явления как гравитационный коллапс.
Физический смысл придуманного явления гравитационный коллапс заключается в том, что под воздействием собственной массы вещество звезды сжимается до критических размеров и происходит взрыв.
На основании каких наблюдений, была предложена эта теория?
В конце жизни звезда расширялась, переходя в состояние красного гиганта, размеры которого значительно больше размеров исходной звезды. Затем красный гигант исчезал, а на его месте оставался белый карлик, размеры которого значительно меньше размеров исходной звезды. Астрономы принимали изменение размеров звезды как ее расширение, а затем сжатие. В некоторых случаях на поверхности белого карлика возобновлялась термоядерная реакция синтеза, что по теории Эддингтона говорит о сжатости материи в звезде. На основании таких наблюдений ученые делали ошибочные выводы о наличии огромной массы в белом карлике.
Масса белого карлика представлялась даже больше массы самой звезды, что противоречит законам физики. Проанализируем цепочку событий, происходящих в конце жизни звезды с позиций ядерной физики.
В течение жизни в ядре звезды собираются тяжелые атомы — шлаки. Часть этих атомов находится в конце периодической таблицы элементов, а, возможно, и выходит за ее пределы, существование таких сверхтяжелых атомов возможно только в условиях звезд.
Звездам малых масс не хватает мощности и времени жизни для синтеза критической массы тяжелых атомов.
В ядрах звезд средних масс в течение жизни накапливается критическая масса тяжелых атомов и даже больше. Следовательно, мощности выделяемой энергии в звездах средних масс достаточно для синтеза критической массы тяжелых и сверхтяжелых атомов (ядер). Что происходит со звездами средней массы
(5 MO >Mz > 1,5 MO, где MO — масса Солнца; Mz — масса звезды), которые коллапсируют и переходят в нейтронные звезды. Конечно, для полного анализа процессов у нас недостаточно данных, да и анализ должен осуществляться специалистами-ядерщиками, теплофизиками, физиками по плазме, математиками и другими специалистами.
Наброски такого анализа мы сделаем немного позже, а сейчас нас интересует факт взрыва (коллапса) звезды. Какие физические, а точнее говоря, ядерные процессы приводят к этому явлению?
Современные теории гравитационного коллапса и нейтронных звезд можно даже не рассматривать из-за их ошибочности. Через несколько лет над этими теориями, так же как и над теорией о черных дырах и многими другими современными теориями в астрофизике будут смеяться школьники, как смеются сегодня над теорией, утверждавшей, что Земля плоская. Так как эти теории противоречат законам физики. Теория гравитационного коллапса — фантазия ученых начала прошлого века. Фактов, подтверждающих эту теорию нет. Предположение, что после взрыва звезды ее масса увеличилась в несколько раз, вместо того, чтобы уменьшиться не только противоречит физическим законам, но и заставляет прочитать классическую психиатрию.
Нейтронная звезда — ранее считалось, что звезда состоит из одних нейтронов. В ядерной физике экспериментально установлено, что частиц, состоящих только из нейтронов (двух и более) не существует, так же как и не существует частиц, состоящих только из протонов (двух и более). Об этом факте не знали авторы теории о нейтронных звездах (Л. Ландау, В. Бааде и Ф. Цвики), так как в 30-х годах прошлого века ядерная физика как наука еще не существовала.
В науке и в аналитической физике важно не только найти ошибки, но и понять причины, по которым были допущены эти теоретические ошибки.
Как мы уже говорили, теории о гравитационном коллапсе и нейтронной звезде были разработаны в начале прошлого века учеными с громкими именами, мнение которых даже сегодня приравнивается к абсолютной истине.
Почему такие ученые допустили ошибки?
Во-первых, не было собрано достаточно данных для проведения объективного анализа.
Во-вторых, не было приборов и аппаратуры для получения нужных данных.
В-третьих, ядерной физики, как науки, еще не существовало, законов ядерной физики эти ученые не знали. Следовательно, ученые могли опираться только на законы гравитации и термодинамики.
В-четвертых, видимость процессов была похожа на гравитационное сжатие.
Почему сегодня этими теориями пользуются?
Ответ на этот вопрос надо искать в разделах «Психология» и «Идеология».
Вернемся к звездам средних масс.
В этих звездах количество актов синтеза легких ядер за единицу времени больше, чем в звездах малой массы. Следовательно, мощность выделяемой энергии звездой средней и большой массой как ядерного реактора выше, чем мощность выделяемой энергии звездой малой массы. Скорость образования тяжелых и сверхтяжелых ядер с увеличением массы звезды увеличивается. Эту проблему мы рассматривали в главе «Физические основы аналитической астрофизики» в разделе «Шарообразная форма звезд». В ядре звезды в белом карлике собираются атомы тяжелых и сверхтяжелых элементов. За время ее жизни количество атомов этих элементов накапливается и собирается критическая масса. Но звезда не взрывается, так как под воздействием термоядерного синтеза внутри звезды действуют силы, направленные на ее сжатие, в том числе и сжатие ее ядра — белого карлика. Возможно, силы сжатия, образованные в процессе синтеза в верхних слоях препятствуют взрыву ее ядра. В конце жизни силы сжатия уменьшаются, газо-плазменная смесь расширяется и прорывает активную зону, звезда переходит в состояние красного гиганта. Термоядерный синтез в красном гиганте затухает, силы сжатия уменьшаются. Газо-плазменная смесь вокруг белого карлика остывает, давление падает и образуется вакуум. В это время происходит процесс всасывания газа и пыли из космического пространства в объем, где образован вакуум с белым карликом в центре. Одновременно в белом карлике начинаются реакции распада ядер, самораспада тяжелых и сверхтяжелых ядер и деление трансурановых элементов нейтронами. На фоне всех ядерных реакций в белом карлике звезд средней массы деление трансурановых элементов нейтронами становится цепной реакцией, так как масса тяжелых атомов способных делиться нейтронами выше критической массы. Если масса критическая, то цепная реакция, начавшись, вскоре затухает, потому что количество трансурановых ядер уменьшается в процессе их деления и их масса становится менее критической, взрыва не будет.
Сила всасывания газа из космического пространства может достигать значений достаточных для возобновления термоядерного синтеза вокруг белого карлика. Звезду окружает гелиосфера — это объем вокруг звезды, заполненный горячим разряженным газом (относительно газа космического пространства), создаваемый звездным ветром. У Солнца средний радиус гелиосферы равен 15 миллиардам километров. Если устранить действие солнечного ветра и атмосферу Солнца, оставив только ядро звезды, то газ из космического пространства будет всасываться и двигаться с ускорением к ядру бывшей звезды. Возможно образование аккреционного диска и разгон частиц газа до скоростей, необходимых для начала термоядерного синтеза. Звезда, освободившись от старой отработанной оболочки, взяла свежую порцию космического газа и возродилась.
В случае, когда происходит одновременно всасывание газа и пыли из космоса и цепная реакция деления в белом карлике, дальнейшее развитие событий может зависеть только от скорости и мощности этих двух процессов. Если скорость всасывания происходит быстрее, то возможно возобновление термоядерного синтеза вокруг белого карлика.