Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Эбилинг В. -> "Физика процессов эволюции" -> 18

Физика процессов эволюции - Эбилинг В.

Эбилинг В., Энгель А., Файстель Р. Физика процессов эволюции — М.: УРСС, 2001. — 342 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikaprocessovevolucii2001.djvu
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 176 >> Следующая

10-я эпоха (пространственно-временное самоструктурирование).
В состоянии относительно однородного разреженного нейтрального газа Вселенная пребывала предположительно около 108—109 лет, не переставая расширяться. Естественно спросить, как в такой разреженной нейтральной Вселенной могло произойти образование упорядоченных структур. В ответ мы сошлемся на три наиболее важные физические причины:
1) дальнейшее понижение температуры и уменьшение плотности энтропии вследствие расширения;
2) возникновение гравитационных неустойчивостей;
3) передача энтропии фоновому излучению.
Основным механизмом структурообразования в 10-й эпохе являются гравитационные неустойчивости. Еще в 1662 г. Ньютон высказал гипотезу о том, что галактики и звезды могли образоваться из первоначально равномерно распределенного газа под действием гравитации. Ныне эта гипотеза общепризнанна и подтверждена и многочисленными теоретическими работами, и модельными расчетами (Peebles, 1971; Пиблс, 1983; Гуревич, Чернин, 1987)."
Рассмотрим эволюцию медленно вращающегося газового шара, который мог образоваться под действием гравитационных неустойчивостей. Гравитационное притяжение приводит к все более сильному сжатию газового шара, причем вследствие сохранения углового момента частота вращения все более возрастает. В результате сжатия возрастает число атомных столкновений, т. е. температура газового шара увеличивается. С повышением температуры, как следует из формулы Саха, возрастает степень ионизации газа (Эбелинг и др., 1979; Kmeft et al., 1986). Сильное кулоновское отталкивание сначала удерживает ядра водорода и гелия на большом расстоянии друг от друга, но при повышении температуры эти ядра все больше сближаются вплоть
Рис. 2.2. Приближенный ход адиабатического расширения в водородной Вселенной. Излом при t = 300000 лет соответствует переходу между двумя показателями адиабаты, соответствующими расширению Вселенной с преобладанием излучения и Вселенной с преобладанием вещества (7 = S/3) (штрихпунктирная линия — 50%-я диссоциация молекулярного водорода; штриховая линия — 50%-я диссоциация атомарного водорода)
до расстояний около 10-15 м. Важную роль в преодолении кулоновских барьеров играет квантовомеханический туннельный эффект (рис. 2.3). Когда многочисленные ядра водорода сближаются до расстояний 10-15 м, вступают в действие ядерные силы притяжения. В центрах газовых шаров инициируются реакции ядерного синтеза, и тем самым происходит рождение звезд первого поколения. Звезды развиваются по зонам по мере того, как содержащийся в них водород медленно сгорает, превращаясь в гелий. Дальнейшая история их развития варьируется в весьма широких пределах и сильно зависит от массы звезд (Шкловский, 1984). Как правило, массы звезд заключены в пределах от 1029 до 1033 кг. В ходе эволюции звезд синтезируются не только ядра гелия, но и ядра легких элементов Li, Be, В, С, N, О и т. д. вплоть до железа. Впрочем, синтез этих ядер требует весьма высоких температур внутри звезд, поэтому гелиевое горение ЗНе4 —* С12 начинается лишь при температуре около 108 К. В случае не очень больших звезд с массами, не превосходящими 1031 кг, постоянное сжатие может быть приостановлено давлением вырождения электронов. Возникают небольшие компактные звезды размером с Землю, но с массой, равной примерно массе Солнца, — так называемые белые карлики.
Гораздо бсшее сложное поведение демонстрируют более массивные звезды. Наг пример, образуются так называемые красные гиганты, внутри которых плотность ядер гелия достигает высокого уровня. Эти ядра заключены внутри менее плотной плазмы, отдающей ядра и атомы в окружающее пространство. Широкий класс массивных звезд оказывается нестабильным. Такие звезды вырождаются в нейтронные звезды или в черные дыры, или, взрываясь, инжектируют свою материю снова в космическое пространство. Вследствие происходящего при этом интенсивного нейтронного излучения происходит образование ядер тяжелых элементов — «по ту сторону» железа. Некоторые из возникающих таким образом газовых облаков, содержащих большинство элементов периодической системы, конденсируются в газовые шары второго поколения, плотность которых все более возрастает.
Один из таких газовых шаров с массой, примерно вдвое превышающей массу Солнца, по-видимому, стал исходным пунктом образования нашей планетной системы с центральным телом — Солнцем. Для объяснения происхождения солнечной системы со времен Канта (1775) и Лапласа (1796) привлекались усилия лучших теоретиков. Число предложенных гипотез на сегодня очень велико, и ни одна из них не может считаться доказанной (Unsold, 1975; Dorschner, 1976; Амбарцумян и др., 1986; Алъфен, Аррениус 1987; Жарков, 1983).
Рассмотрим лишь один из вариантов этих гипотез: в результате коллапса межзвездного газового облака образуется газовый шар размером с солнечную систему и массой, равной примерно двум солнечным массам. Вследствие все усиливающегося сжатия это протосолнце вращается все быстрее, принимает форму эллипсоида, и на экваторе происходит отрыв массы. Истекающий ионизированный газ остается сначала еще связанным магнитным полем протосолнца и уносит часть момента импульса полной системы. Эта магнитная связь, теоретически до конца еще не объясненная, тормозит возникающее центральное Солнце и ускоряет истекающий газ, в результате чего образуется плоский вращающийся диск. Возможно, что
Предыдущая << 1 .. 12 13 14 15 16 17 < 18 > 19 20 21 22 23 24 .. 176 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed