Возникновение галактик и звезд

Существует теория, что в предыдущем состоянии галактики, и может быть даже Метагалактика, состояли из какого-то сверхплотного «дозвездного вещества». Оно обладает способностью самопроизвольно дробиться и образует галактики. Ядра их путем дальнейшего дробления порождают ассоциации «дозвездных» тел, а те, дробясь, порождают и звезды, и диффузную материю. Галактики с активными ядрами считаются молодыми.

Большинство ученых придерживается, однако, прежней, гораздо более подробно разработанной гипотезы о том, что звезды и галактики возникали из водородной массы Метагалактики путем ее распада на отдельные облака. За этим следовало уплотнение каждого из них в сферическое облако за счет тяготения. Оно распадалось на множество сгустков, имевших поэтому тоже сферическое распределение. Так возникли первые звезды, содержавшие мало тяжелых элементов. Это звезды шаровых скоплений, эллиптических галактик и ядер спиральных галактик.

В сферических галактиках повышенная плотность газа благоприятствовала концентрации его в звезды. Процесс образования звезд в сферических системах давно закончился. Их звезды являются самыми старыми звездами.

Звезды в процессе эволюции выбрасывают массы газов, достаточные для формирования звезд. В недрах звезд, особенно сверхновых, в процессе ядерных реакций вырабатываются тяжелые элементы. Поэтому выбрасываемый звездами газ уже обогащен ими. Так возникали и возникают путем конденсации вторично накопившегося газа звезды нового поколения, более молодого. Они отличаются от прежних своим химическим составом.

Развитие звезд

В пользу возникновения звезд путем гравитационной конденсации (т. е. взаимного тяготения частиц) из плотной газовой или газопылевой среды говорят два следующих факта. На фоне светлых туманностей были открыты очень маленькие, но крайне плотные пылевые туманности, названные глобулами. Возможно, что они являются зародышами звезд.

Наряду с этим Аро (Мексика) и Хербиг (США) в пылевых туманностях созвездия Ориона обнаружили крохотные, крайне слабые сгустки. В одном из них позднее появилась туманная звездочка, которой раньше здесь не видели. Может быть, это зародилась звезда. Зарождающиеся звезды называются протозвездами. Далее, проверяемая многими расчетами на основе теории внутреннего строения звезд и сравниваемая с диаграммой цвет — светимость, построенной по наблюдениям, гипотеза рисует такую картину.

Протозвезды на этой диаграмме находятся правее главной последовательности, так как их температура еще ниже, чем у возникших звезд данной массы и соответствующей ей светимости. Сжимаясь, звезда «движется» горизонтально влево по диаграмме, пока в недрах звезды температура не поднимется до нескольких миллионов градусов. Тогда начнутся ядерные реакции с участием легких элементов и выделением тепла. Переменность блеска звезд — знак того, что они еще не стали устойчивыми. Нагрев вводит в действие реакцию превращения водорода в гелий и уменьшение сжатия. Давление газа изнутри уравновешивает тяготение к центру. Звезда становится устойчивой и попадает на главную последовательность. Звезда с массой, такой, как у Солнца, сжалась и появилась на главной последовательности за 108 лет.

Место прихода звезды на главную последовательность справа тем выше, чем ее масса больше. Чем массивнее звезда, тем температура в ее недрах выше и быстрее «выгорает» водород, превращаясь в гелий. Голубые звезды «сжигают» водород, находясь на главной последовательности, за 106—107 лет, а Солнце лишь за 1010 лет. Внутренней энергии Солнца хватит еще на десятки миллиардов лет.

С выгоранием водорода в ядре звезды начинается третья стадия эволюции в форме движения по диаграмме Цвет—Cветимость вправо и вверх уже в качестве красного гиганта. В конце этой стадии в красных гигантах идет реакция превращения гелия в углерод.

В третьей стадии она исчерпывается. Звезда, уплотнившись, приходит в состояние белого, крайне плотного карлика. При малой поверхности и скупом поэтому расходе энергии белый карлик опять может светить за счет сжатия очень долгое время.