УДК 530.12 : 531.51

ГРАВИТАЦИОННЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ G И ЭВОЛЮЦИЯ МЕТАГАЛАКТИКИ *)

О.В. Зайцев

РОССИЯ , 344092, Ростов-на-Дону, а/ я 3097

E-mail: zzw@mail.tp.ru

 

Zaytsev O.V. The growth of gravitational coefficient G in the early Metagalaxy created eruptive processes in the interior of stars including the early Sun. The shock waves scattered a plenty of star substance. The average and heavy isotopes were synthesized in a shock wave front. The scattered substance continues falling on planets as a space dust and meteorites.

 Содержание

1. Вводная часть
2. Основные этапы эволюции Метагалактики
3. О возможном изменении коэффициента G в современную эпоху
 4. Конечные стадии эволюции звезд
5. Особенности нуклеосинтеза
6. Вместо заключения
Приложение. Общие вопросы космологии (сводная таблица)
Термины, сокращения, обозначения
Литература

 

1. Вводная часть

Господствующие в настоящее время представления об эволюции Метагалактики (Вселенной) [1-5], построенные главным образом на основе ОТО, изобилуют нерешенными проблемами и во многом противоречивы. Приведу несколько примеров подобного рода:

а) рождение Вселенной (Метагалактики) из сингулярности;

б) несогласованность предполагаемых сведений о расстоянии до наиболее удаленных квазаров (S » 12...15 млрд. св. лет) с предполагаемым возрастом Метагалактики
Т » 12...20 млрд. лет (нарушается очевидное с логических позиций требование
Т і S/ u +S/ c , где u - скорость удаления объекта от наблюдателя), с - скорость света;

в) парадокс необычайно высокой светимости квазаров;

г) парадоксальное сочетание разнообразия свойств нейтронных звезд при большой их наблюдаемой распространенности, с весьма малым диапазоном предполагаемых масс этих объектов (от 1.2МУ до 2.5МУ ), ограничения на который накладываются экстраполяциями ОТО;

д) наблюдаемая распространенность белых карликов, парадоксальная при их интерпретации как остатков звезд с малыми массами, время пребывания которых на главной последовательности (ГП) соизмеримо с предполагаемым возрастом Метагалактики и даже превышает его;

е) наличие интенсивных линий водорода в спектрах белых карликов (тогда как водород, согласно современным представлениям, должен полностью “выгореть” на предшествующих эволюционных этапах);

ж) проблематичность толкований [1-5] образования планетных систем.

Содержащиеся в настоящей статье результаты опираются на теоретические исследования, изложенные в работах [6-9]. Принципиальными положениями, качественно меняющими представления о ходе глобальной эволюции Метагалактики, являются теоретически обоснованное непостоянство гравитационного коэффициента G [6] на протяжении всего эволюционного процесса, и отсутствие сингулярных решений [7-9] (как результата исключения неправомерного перехода к галилеевой метрике в бесконечном пределе). Последнее естественным образом отрицает возможность существования сингулярностей как физических объектов (к примеру, “черных дыр”).

Автор ограничил описание своего видения эволюции Метагалактики минимальным количеством пояснительного материала, сместив при этом акцент в сторону тех явлений, трактовка которых радикально отличается от трактовок господствующей научной школы.

Во избежание путаницы необходимо с полной определенностью разграничить понятия
Вселенная и Метагалактика, которые иногда неправомерно понимаются как синонимы.

Вселенная содержит бесконечное количество материи, неисчерпаемой по совокупности свойств и
проявлений. Переход материи Вселенной из одной её формы в другую сопровождается конфликтом,
который является движущей силой эволюции материи в новом её качестве.

Метагалактика (Наш Мир) - бесконечно малая часть Вселенной. Вся материя Метагалактики
находится в форме массы. С переходом части материи Вселенной в материю-массу появился наш
пространственно-временной континуум с 3+1 измерениями, пределов которого нам не дано
преодолеть.

Далее будем говорить только об эволюции Метагалактики.

2. Основные этапы эволюции Метагалактики

Рождение (переход праматерии в состояние массы).

Большой взрыв (фаза интенсивного энерговыделения). Величина гравитационного коэффициента G близка к нулю. Силы гравитации не в состоянии воспрепятствовать внутреннему сверхдавлению в зоне трансформации материи, а затем и силам инерции, приводящим к разлету материи-массы.

Начальная фаза расширения. По мере увеличения объема распространения материальной субстанции (на начальном этапе она была представлена фотонами, нейтрино и плазмой из тяжелых лептонов и барионных резонансов) понижалась фоновая температура. Это явилось причиной последовательных фазовых переходов состояний плазмы: барионные резонансы в итоге выродились до нуклонов. Непродолжительный интервал времени, отведенный нейтронной фазе (исчисляемый десятками минут), оказался весьма благоприятным для синтеза ядер легких изотопов с участием свободных нейтронов и продуктов их распада - протонов. Наиболее распространенными реакциями предполагаются следующие:

1p + 1n ® 2d + Eg (» 3.6 * 10- 13 Дж),

2d + 1n ® 3t + Eg (» 10- 12 Дж) ,

2d + 1р ® 3he + Еg (» 8.7 * 10- 13 Дж),

3hе + 1n ® 4he + Еg (» 3.29 * 10- 12 Дж),

3t + 1р ® 4he + Еg (» 3.17 * 10- 12 Дж). (1)

Всплеск энерговыделения, обеспеченный протекающими реакциями (1), позволил образоваться некоторому количеству бериллия и лития (в результате слияния 3he и 4he ), бора и углерода (слияние изотопов бериллия и гелия).

Фактическое отсутствие механизма удержания разогретой плазмы привело к тому, что с окончанием нейтронной фазы (распадом свободных нейтронов по схеме 1n ®
® 1р + е- + ~ n е ) произошло быстрое уравнивание кинетических характеристик элементов плазмы, после чего продолжение реакций синтеза с участием вновь образовавшихся протонов стало невозможным. Первичный нуклеосинтез завершился.

Остывание вещества расширяющейся Метагалактики продолжилось.

Ядерная трансформация вещества закончилась распадом оставшегося трития:

3t ® 3he + е- + ~n е .

После распада трития (период полураспада 3t около 12.3 года) определился изотопный состав вещества эпохи раннего звездообразования. Он был примерно таким: водород-1 - около 80% (по массе); гелий-3 и гелий-4 - суммарно около 20% (возможно, с некоторым преобладанием гелия-3); ядра элементов от лития до углерода - менее 1%.

В продолжении остывания ядра обретали электронную оболочку; образовывались простейшие молекулы.

Начальная фаза расширения сопровождалась быстрым ростом гравитационного коэффициента G, но его величина пока оставалась незначительной и не могла заметно влиять на процессы, протекающие в Метагалактике.

Фрагментация Метагалактической субстанции. Дальнейшее снижение фоновой температуры и рост коэффициента G приводили к тому, что небольшие флуктуации распределения газовой субстанции переставали нивелироваться, а, напротив, усиливались под действием гравитационных сил. Начиналось формирование контуров галактических скоплений; отделение и формирование структур протогалактик; уплотнение и фрагментация протозвездных облаков. На периферии Метагалактики фрагментация происходила в более раннюю эпоху, что обусловлено большей скоростью роста G. Расслоение протогалактик на протозвездные облака также начиналось вблизи границ галактических разрывов.

Фоновая температура к началу фрагментации опустилась до своего рекордно низкого значения, исчисляемого долями градуса Кельвина. Ведь в Метагалактике ещё не существовало действующих источников энергии (звезд), а глобальное остывание вещества продолжалось уже несколько миллиардов лет. Таким образом, формирование галактических структур, звездных систем и, собственно, звезд, начиналось с гравитационного уплотнения холодного вещества.

Конденсация протозвездных облаков. Рост величины G приводил к усилению сжатия газовых фрагментов. Наличие незначительной вращательной составляющей в начале фрагментации, в соответствии с законом сохранения углового момента, приводило в процессе гравитационного сжатия фрагмента к появлению значительной угловой скорости. Движение материи обретало вихревой характер. В центре вихревого образования (протозвездного диска) оказывались частицы материи с минимальной поперечной составляющей скорости (одна из причин того, почему угловой момент центрального тела Солнечной системы - Солнца - мал по сравнению с угловым моментом всего планетного вещества). В условиях неизменного G протозвездные вихри представляли бы собой устойчивые образования, механические параметры которых могли бы оставаться стабильными на протяжении десятков миллиардов лет. Рост G явился причиной их сравнительно быстрого уплотнения.

Распределение основной части вещества Солнечной системы ограничено размерами орбит Нептуна
и Плутона - около 40 а. е. А расстояние, на котором масса Солнечной системы уравновешивает силу
притяжения ближайших звездных систем, составляет » 1.5 * 105 а. е. [1, с.13]. Отношением этих
величин - 1.5* 105 / 40 » 4* 103 раз - определяется нижняя граница уплотнения вещества Солнечной
системы с момента начала фрагментации до сегодняшнего момента.

Разрывы протозвездного диска обусловили отделение от него газовых фрагментов, которые впоследствии, захватывая атомную пыль, производимую выходящей на ГП звездой, оформились в виде планет.

Начало термоядерных реакций в недрах массивных тел. Интенсивность аккреции вещества на начальном этапе звездообразования не была высокой, несмотря на значительное количество свободного вещества. Причиной тому являлось малое значение G, вряд ли превышающее к началу звездообразования величину в несколько процентов от его нынешнего значения. Медленная аккреция протозвездного вещества, наличие вращательной составляющей, противодействующей его концентрации - эти причины многократно увеличивали продолжительность процесса формирования протозвезды, из-за чего значительная часть потенциальной энергии вещества успевала “высвечиваться” в окружающее пространство. При величине коэффициента G » 10% от его сегодняшнего значения, подходящие условия для протекания термоядерных реакций в центральных областях протозвезды обеспечивались при её массе, превышающей 0.5...0.9МУ .

Объекты с меньшими массами, накопление вещества которыми в раннюю эпоху в основном завершилось (свободного вещества в их окрестностях почти не осталось), оказались неспособными стать звездами главной последовательности. Даже в условиях предельного уплотнения вещества температура в их недрах не могла достичь величины 107 К, необходимой для начала термоядерных реакций. Они перешли в разряд белых карликов (0.1МУ < М < 0.9МУ ), способных экономно, на протяжении десятков миллиардов лет высвечивать гравитационную энергию (их светимость 10-3...10-4LУ при эффективной поверхностной температуре около 104 К), или коричневых карликов (М < 0.1МУ ).

При нынешнем значении коэффициента G и более высокой фоновой температуре, нижний предел массы звезды для выхода на ГП лежит в пределах 0.07...0.15МУ , в зависимости от интенсивности аккреции протозвездного вещества.

Эволюция звезд и звездных систем в ранней Метагалактике. Под действием гравитационных сил вещество протозвездных облаков уплотнялось до состояния, сопоставимого по величине плотности с веществом белых карликов. Только после этого температура в центре достаточно массивной протозвезды достигала порога начала термоядерных реакций. С их “включением” стремительно усиливалось энерговыделение. Температура плазмы лавинообразно росла, увеличивая давление “изнутри” на внешние слои протозвезды.

Препятствием для запуска механизма цепной нейтронизации вещества (см. далее, раздел 4)
оказывалось абсолютное преобладание протонов над нейтроносодержащими ядрами в веществе
протозвезды. В условиях высокой концентрации “несгоревшего” водорода-1 значительная часть
освобождающейся энергии затрачивается на преодоление межпротонного электростатического
барьера.

Отмеченное обстоятельство не должно считаться абсолютным препятствием процессам нейтронизации
вещества. В условиях взрывного энерговыделения могла происходить фрагментарная нейтронизация,
результатом которой являлся синтез гиперчастиц с атомной массой, исчисляемой сотнями а. е. м.

Эволюционный этап, соответствующий первому “включению” термоядерных реакций, завершался взрывным увеличением объема протозвезды с выбросом части вещества, обогащенного продуктами реакций синтеза, и временным затуханием термоядерных реакций. Эруптивный выброс вещества протозвезды частично рассеивал протопланетные газовые облака, насыщал их остатки атомной пылью (продуктами реакций “взрывного синтеза” - широким спектром элементов и изотопов, следующих за гелием), которая вовлекалась во вращение сохранившимся протопланетным газовым веществом. Начиналось формирование ядер планет.

Под действием гравитационных сил основная масса вещества протозвезды - уже горячего вещества - вновь объединялась в единый звездный объект. Быстрая аккреция горячего вещества приводила к достижению температуры, достаточной для начала термоядерных реакций, но при многократно меньшей плотности вещества и соответственно больших размерах звездного объекта - ранней звезды. Высокая концентрация гелия-3 в веществе ранних звезд обеспечивала успешную реализацию эффективных с позиции энерговыделения реакций:

3he + 3he ® 4he + 2 1р + Еg (» 2.05 * 10- 12 Дж);

3he + 4he + 1р ® .... ® 2 4he + е- + ~n е + Еg (ЕS » 3.1 * 10-12 Дж). (2)

При наличии в составе ранней звезды 10% изотопа 3he, удельное энерговыделение за счет реакций (2)
оказывается в тысячу (!) раз больше, чем обеспечивается всем протон-протонным циклом,
реализующимся в недрах звезд ГП (что связано с малым сечением начальной реакции 1р + 1р ).

Повышенное энерговыделение в недрах ранних звезд препятствовало установлению устойчивого динамического равновесия. В моменты наибольшей активности выделялось количество энергии, превосходящее гравитационную энергию поверхностных слоев звезды. Часть вещества звезды рассеивалось в окружающее пространство, при этом значительная часть углового момента звезды уносилась сброшенным веществом (это еще одна причина малого углового момента Солнца). В моменты активизации эруптивных процессов возобновлялся синтез более тяжелых изотопов: ядра, оказавшиеся во фронте ударной волны, при прохождении водородно-гелиевой оболочки звезды взаимодействовали с ядрами оболочки и насыщались ими.

Твердое вещество планет Солнечной системы образовалось на эруптивной стадии эволюции Солнца
в результате постепенного захвата атомной пыли отделившимися частями протосолнечного облака.
Иные точки зрения представлены в [2] и [5], общий лейтмотив которых сводится к возникновению
планет из вещества туманности “сверхновой”. Для этого к моменту образования планет (нижняя
оценка возраста планет - 4.5 млрд. лет) должна была состояться последовательность событий:
сформироваться массивная звезда, пройти этап нахождения на ГП, взорваться как сверхновая, а
сброшенное ей вещество должно преодолеть значительное расстояние, отделяющее сверхновую от
Солнца. Это одна проблема, проблема времени, которая может не иметь удовлетворительного
решения в рамках излагаемой концепции. Вторая проблема связана с механическим взаимодейст-
вием вещества туманности с Солнцем и протопланетными облаками. Суммарный импульс пылевых
частиц туманности, распространяющихся со скоростями в 5...15 тысяч км/ с [3, c.379-380] при
значительной их массе (рассматривается возможность “сверхнового” происхождения большей
части вещества твердых планет), оказался бы достаточен не только для сноса протопланетных
облаков, но и для разрушения структуры Солнца.

Возможно, небольшая часть верхних слоев планетного вещества все же имеет “сверхновое”
происхождение. Но оседание этой части вещества произошло после того, как формирование
макроструктурных особенностей планет в основном было завершено.

Каждый последующий взрыв звезды приводил, во-первых, к снижению массы и собственного углового момента звезды; во-вторых, к обогащению состава звезды и её окрестностей средними и тяжелыми изотопами, формированию многослойной структуры спутников звезды - планет; в третьих, к уменьшению содержания изотопа 3hе и соответственно к затуханию эруптивных процессов. После этого эволюционный путь звезды продолжался на ГП.

Основные эволюционные этапы прошлого Метагалактики, в предположении возраста Метагалактики 20 млрд. лет, сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Эволюционные этапы Метагалактики

Этапы

Временные границы (ориентировочно):

Большой взрыв

20 млрд. лет

Начало формирования галактических структур; обособление протозвездных вихрей

15...10 млрд. лет

Первые всплески термоядерной активности
реликтовых звезд

11...8 млрд. лет

Начало термоядерных реакций на Солнце

6.5...5.5 млрд. лет

Окончание эруптивного этапа эволюции
Солнца; начало “спокойной” фазы эволюции Солнечной системы

5...4.5 млрд. лет

Уход реликтовых звезд с главной последовательности

Реликтовые звезды с массами, меньшими 1.1...1.5МУ , все еще находятся на ГП

 

3. О возможном изменении коэффициента G в современную эпоху

Величина гравитационного коэффициента G является функцией полного гравитационного потенциала [6]. На очень коротком временном отрезке, в течение которого ставятся эксперименты по измерению G, монотонную составляющую изменения G достоверно выделить пока не удается. Верхняя граница относительного изменения G оценена весьма приближенно, в пределах значений 10-10...10-12 [10]. В нашу эпоху коэффициент G может как очень медленно расти (расширение Метагалактики продолжается), так и медленно снижаться (постепенно, начиная с периферии Метагалактики, происходит смена фазы глобального расширения фазой сжатия). Возможность непротиворечивого согласования последнего предположения с наблюдаемым красным смещением будет показана ниже.

Наибольшие затруднения в установлении закона изменения глобальной концентрации метагалактического вещества (основная причина изменения G) - связаны с проблемой установления соотношения между силами инерции, обусловливающими разлет вещества, и сдерживающими разлет силами гравитации. Если предположить значительное преобладание сил инерции разлета над гравитационными силами вплоть до настоящего времени, то величина G окажется функционально связанной со временем t существования Метагалактики зависимостью G ~ t 1/ 3 (рис. 1, кривая 1). Возможное изменение величины G/G0 для этого случая, в предположении, что рождение Метагалактики произошло около 20 млрд. лет тому назад, отображено таблицей 2.

Логичнее будет допустить, что снижение скорости разлета все-таки имеет место. Тогда скорость изменения G окажется меньшей (рис. 1; промежуточная кривая, принадлежащая выделенной области между кривыми 1 и 2).

Таблица 2. Относительное изменение коэффициента G от времени t (G ~ t 1/ 3)

Возраст Мет.,
млрд. лет

0

0.2

0.5

1.0

2.0

2.5

3.4

4.3

5.5

Величина
(G/ G0) * 100, %

®   0

10-4

10-3

0.01

0.1

0.2

0.5

1

2

Возраст Мет.,
млрд. лет

7.3

9.3

11.7

14.7

16.8

18.5

19.3

19.7

20

Величина
(G/ G0) * 100, %

5

10

20

40

60

80

90

95

100

Рис. 1. Возможные зависимости коэффициента G от времени t

1 - общий вид согласно закону G ~ t 1/ 3 ( к моменту t 0 силы инерции все еще существенно
превосходят гравитационные силы); 

2 - одна из возможных альтернативных зависимостей
(преобладание гравитационных сил привело к смене разлета сжатием).

На пути уточнения представлений о глобальной динамике Метагалактики по величине “постоянной Хаббла” имеются свои проблемы:

1. Возможность многозначной интерпретации соотношения Хаббла (известного как “закон Хаббла”), отражающего связь между расстоянием, скоростью и наблюдаемым смещением спектра. Допустимы смешанные варианты толкования наблюдаемого смещения спектров галактик, лишь частично включающие фактор скорости. К числу прочих факторов, способных изменить положение наблюдаемых спектральных линий, относится смещение гравитационной природы; красное смещение вследствие переизлучения фотонов ионизованной компонентой межгалактического газа.

2. Неточное количественное представление соотношения Хаббла по причине отсутствия надежных методов оценки расстояний до удаленных галактик. Совершенствование методов оценки расстояний на протяжении последних 70 лет привело к снижению значения “постоянной Хаббла” примерно в 10 раз. Признается, что в настоящее время погрешность определения расстояний составляет десятки процентов [4, с.144-150].

3. Не находится оснований считать “постоянную Хаббла” величиной, сохраняющейся неизменной в течение значительного временного интервала, а также во всем интервале метагалактических расстояний. Соответственно не имеет под собой оснований и линейная экстраполяция применительно к “закону Хаббла”.

Так, на преодоление пути от удаленных галактик свету требуется миллиарды лет. Если в течение этого времени преобладал процесс расширения Метагалактики, то величина полного гравитационного потенциала снизилась (по модулю) относительно его величины на момент излучения фотона. Наблюдатель обнаружит покраснение фотонов, идущих от далеких галактик, даже в том случае, если направление движения галактик уже изменилось на противоположное (т.е. на сближение). Иными словами, красное смещение спектров далеких галактик может оказаться лишь показателем преобладания процесса расширения Метагалактики над процессом её сжатия за время нахождения фотонов в пути. Поэтому теоретически вполне допустима возможность уже свершившегося перехода периферии Метагалактики в фазу сжатия, или, по меньшей мере, значительное уменьшение скорости её расширения к настоящему моменту.

4. Связь между наблюдаемым смещением спектральных линий и скоростью удаленных галактик устанавливается посредством т. н. “релятивистского” выражения для эффекта Доплера [3, с. 479], которое не только не учитывает крупномасштабных особенностей Метагалактики, но не может считаться корректным даже для случая однородного пространства [6]. Обнаружение объектов со смещением z і 4 обязано было насторожить внимательных исследователей (проблема, отмеченная позицией б) во вводной части статьи).

Некоторые представления о возможном изменении величины G в недавнюю (по космологическим меркам) эпоху могут быть получены по косвенным признакам. Так, к моменту появления первых протобиологических образований атмосфера Земли была насыщена углекислым газом (около 95%), азотом и водяными парами, общее давление которых на уровне земной поверхности составляло около 30 метров ртутного столба
(» 40 атмосфер) [3, с.318]. При нынешней активности Солнца и расстоянии до него
1 а. е., парниковый эффект в условиях первичной атмосферы обеспечил бы установление температурного баланса в приземном слое атмосферы на значении 450...600 К. Тепло, выделяющееся из недр Земли из-за распада радиоактивных изотопов, в раннюю эпоху многократно превышало сегодняшние показатели и повышало окружающую температуру дополнительно на несколько десятков градусов. Вряд ли такие условия могли оказаться подходящими для жизнедеятельности белковых организмов. А если бы G в эпоху зарождения жизни составляло, к примеру, 80% от нынешнего значения, что соответствовало бы радиусу орбиты Земли 1.2 а. е. и почти в полтора раза меньшей активности Солнца, то температура в районе земных полюсов была бы близка к 300 К. К сожалению, расхождения в оценке времени зарождения жизни в работах разных авторов [1-5] весьма существенны (указываются сроки от 1.8 до 4.2 млрд. лет). Более точное определение момента возникновения жизни позволило бы существенно уточнить динамику изменения G в нынешнюю эпоху, а возможно, и возраст Метагалактики.

4. Конечные стадии эволюции звезд

Во вступительной части к этому разделу остановимся на особенностях поведения вещества в экстремальных условиях, характерных для звездных недр.

Согласно популярной на сегодня точке зрения, возможны три вида вырождения звездного вещества, два их которых - “вырожденный электронный газ” и “нейтронное вещество” - используются для описания свойств реальных, наблюдаемых объектов - белых карликов и нейтронных звезд. К третьему виду - веществу “черных дыр” - не находится оснований относиться иначе, как к попыткам материализации “запредельных” теоретических экстраполяций.

С обнаружением физической закономерности, известной как “принцип запрета Паули”, под “вырожденным” стало пониматься такое состояние вещества квантовой системы, при котором число возможных состояний системы оказывается ниже минимального предела, необходимого для удовлетворения этого принципа. Сразу же отметим, что нарушений принципа Паули в ходе изучения свойств реальных квантовых объектов (атомов, молекул, кристаллических структур) отмечено не было. В случаях же предполагаемого “вырождения” звездного вещества фактически навязывается подмена принципа Паули аморфной тенденцией, ориентированной на посильное поддержание этого принципа. В разряд отличительных признаков частиц в “особых условиях” оказываются включенными не только квантовые состояния частиц (квантовые числа), но и их частные характеристики, принимающие непрерывный спектр значений, такие, как скорость и энергия [11]. Получается, что квантовая система обязана соответствовать принципу Паули лишь тогда, когда её структурой обеспечивается такая возможность; при отсутствии таковой принцип может быть нарушен, но нарушен “минимальным” образом - в этом суть предложенной тенденции “посильной поддержки” принципа Паули. На основе отмеченной тенденции описаны свойства “вырожденного электронного газа” белых карликов [11; 5]; корректность полученных результатов закономерно вызывает сомнение.

Для вещества нейтронных звезд даже внятно конкретизировать отмеченную тенденцию не удается [5].

Безусловно, подход к проблеме экстремального состояния вещества должен быть радикально пересмотрен. Отсутствие прямых экспериментальных результатов, указывающих на возможность невыполнения принципа Паули, лишает права (если не будет найдено фактов, доказывающих обратное) подмены этого принципа менее жесткими положениями. Это первое. Второе: должна быть четко определена граница структурной единицы, в пределах которой принцип Паули применим сразу ко всей совокупности входящих в неё частиц.

Возвращаясь к интересующему нас звездному объекту - белому карлику, можно констатировать, что он меньше всего похож на гигантский кристалл: электронно-ядерный газ белого карлика не образует единой структурно-упорядоченной квантовой системы. Отсюда вытекает необоснованность применения принципа Паули ко всем частицам объекта в целом. Основная часть вещества белого карлика находится в состоянии плазмы, и принцип Паули без всяких ограничений выполняется при взаимодействии частиц плазмы между собой (плазма - неупорядоченное или слабоструктурированное скопление простейших квантовых систем, каждая из которых образована несколькими взаимодействующими в данный момент частицами). Термин “вырожденное вещество” в смысловом наполнении [11] по отношению к веществу белого карлика совершенно неуместен.

Мерой вырождения может являться устойчивость (стабильность) состояния вещества, обусловленная
энергией внутренних связей. Чем больше энергия связи, тем глубже потенциальная яма, в которой
находится каждый элемент системы. Изотопы водорода менее вырождены, чем изотопы гелия; изотоп
3he менее вырожден, чем 4he , и т. д. Такому подходу соответствует следующая иерархия (объекты
выстроены в направлении от менее вырожденных к более вырожденным): сверхэнергетичные
g -кванты ® тяжелые элементарные частицы ® лептонно-барионная плазма ® легкие ядра ® средние
устойчивые ядра ® вещество нейтронных звезд ® длинноволновые фотоны.

Изложенные представления о вырождении вещества никаким образом не связаны с принципом
Паули. Все виды вещества, которые нам даны в ощущениях и наблюдениях, в той или иной степени
являются вырожденными.

Все электроны плазмы различаются единственным квантовым параметром - спином, принимающим всего два значения. Если спиновые числа двух взаимодействующих электронов противоположны, электроны описываются как точечные частицы, окруженные облаком с электрическим зарядом q e . Взаимодействие между такими электронами рассматривается либо как упругое столкновение, либо как прохождение одного электрона сквозь другой, в зависимости от энергии взаимодействия частиц. Если же ориентации их спинов совпадают, электроны взаимодействуют как неточечные объекты, радиусы которых re заведомо превышают “классический радиус”, обусловленный его электрическим зарядом. Основываясь на гипотезе фотонного строения вещества [7], эквивалентный радиус электрона re определим из соотношения

re = h / m c , (3)

где h - постоянная Планка; m - масса электрона; с - скорость света. Находим, что
re » 2.4 * 10-12 м.

Выражение (3) справедливо для всех фермионов, участвующих в электромагнитном
взаимодействии. Так, протону соответствует эквивалентный радиус » 1.32 * 10-15 м.

Минимальный объем, занимаемый электронным газом, ограничен собственными размерами электронов (1). Согласно принципу Паули, в условиях высокого давления, когда сила сближения электронов превышает силу их электростатического отталкивания, тот же объем способен вместить вдвое большее количество электронов: под воздействием внешнего давления электроны с противоположно ориентированными спинами объединяются в пары. Отсюда предельная плотность вещества белого карлика составляет » 1011 кг/ м3 (водородно-гелиевая плазма в соотношении 1р - 80%;
3he и 4he - по 10%, где в объеме, занимаемом 10 электронами, находится в среднем
11 нуклонов).

Принцип Паули не запрещает пространственного совмещения нуклонов с электронами. Одно из обоснований возможности совмещения разнотипных частиц в трехмерном пространственном континууме может быть построено с привлечением особого рода измерений - “вещественных”, в которых локализованы “тела” всех элементарных частиц. Благодаря тому, что агент электромагнитного взаимодействия (или даже его “тень” в виде фотона) присутствует в пространственном континууме, мы имеем возможность описывать свойства участвующих в электромагнитном взаимодействии частиц, привычно ограничиваясь пространственно-временными категориями. Понятно, что такого рода описания не могут претендовать на полноту.

Предельно упрощенно состав группы вещественных измерений может быть представлен так:

В вещественных измерениях " А" , " Б" ... (обозначим их буквами русского алфавита) находятся:
" А" - электроны +1/ 2 (со спином +1/ 2) и позитроны - 1/ 2; " Б" - электроны - 1/ 2 и позитроны +1/ 2;
" В" - нейтрино +1/ 2 и антинейтрино - 1/ 2; " Г" - нейтрино - 1/ 2 и антинейтрино +1/ 2; " Д" , " Е" , " Ж" ,
" З" - кварковые измерения, определяющие свойства протонов и нейтронов, и т.д. Агенты
взаимодействий действуют между вещественными измерениями и могут не попадать в пространст-
венный континуум (к примеру, глюоны реализуют свою функцию только в пределах измерений,
следующих за " Г" ). Вещественные компоненты (тела) частиц лишены способности взаимодейство-
вать друг с другом (отталкивать, притягивать, трансформировать друг друга и т.п.) иначе, чем
посредством общих агентов взаимодействий. Совпадение всего набора агентов имеет место только
для частиц, принадлежащих одному и тому же вещественному измерению.

Образно представить подобную картину поможет следующий пример. Пусть имеется некая ёмкость,
которая способна вместить не более 5 кг К-вещества, или не более 4 кг М-вещества (“К-,
М-вещество” - условные названия к.-л. разновидностей фермионного вещества). Если К-вещество и
М-вещество принадлежат разным вещественным измерениям, то емкость, до предела заполненная
К-веществом, окажется способной вместить ещё 4 кг М-вещества. Эти виды вещества, как это будет
воспринято из пространственного континуума, запросто пройдут сквозь друг друга. А масса
содержимого заполненной емкости в нашем примере составит 9 кг.

Вышеприведенные соображения принципиально важны для получения общих представлений о направлениях эволюции звезд. Ограничимся ими, так как любые попытки скрупулезного анализа все равно будут обречены на неточность из-за невозможности учета особенностей вещества, о которых мы ещё даже не догадываемся.

Поздние этапы эволюции звезд с “карликовыми” массами. Термоядерное “выгорание” легких элементов в недрах звезды со временем приведёт к нарушению термодинамического равновесия. На определенном этапе сжатие звезды будет приостановлено нарастающим (вследствие роста температуры её недр) внутренним давлением излучения. Устойчивое восстановление термодинамического равновесия после ухода звезды с ГП означает переход звезды в разряд белых карликов.

Если верхняя граница перехода звезды ГП в состояние белого карлика соответствует величине
массы Солнца, то белых карликов, прошедших этап ГП, в нашем Мире не будет еще несколько
миллиардов лет. Но сформировавшись, они не будут иметь принципиальных отличий от реликтовых
белых карликов (см. раздел 2).

Почти все вещество белого карлика представляет собой плазму из электронного газа и существующего в этом же объеме ядерного (протонного) газа. Ядерный газ как более тяжелый имеет более выраженную тенденцию к росту концентрации в центре звезды. Поэтому периферия белого карлика имеет избыточный отрицательный электрический заряд, а внутренняя область - избыточный положительный. Впрочем, для звезд с небольшими массами, к числу которых относятся и белые карлики, эта особенность не несет в себе качественно выраженных последствий. Взаимодействие между частицами плазмы сводится в основном к обмену энергетичными фотонами.

До тех пор, пока плазма белого карлика проявляет свойства, характерные для идеального газа, процесс поддержания термодинамического равновесия близок к изотермическому. По мере “высвечивания” энергии давление излучения на частицы плазмы уменьшается, плотность звезды растёт, площадь поверхности излучения медленно уменьшается, интенсивность “высвечивания” энергии падает; скорость изменения внутренних кинетических характеристик вещества снижается, а удельная энергоёмкость “фотонного газа” даже растет (за счет увеличения концентрации фотонов при снижении их средней энергии).

За несколько десятков миллиардов лет нахождения звезды в состоянии белого карлика произойдет перераспределение влияния факторов, сдерживающих давление внешних слоев: противодействующее давление излучения (давление “фотонного газа”) уменьшится, и определяющим станет электростатическое межэлектронное взаимодействие. При увеличении плотности электронного газа до значений порядка 106...107 кг/ м3 (что соответствует плотности плазмы » 109...1010 кг/ м3) на свойствах вещества станут заметным образом отражаться ненулевые размеры электронов (3). С утратой электронным газом свойств “идеального газа” в большей части звезды произойдет плавный переход белого карлика в разряд коричневых карликов.

По мере снижения температуры объекта, в направлении от периферии к центру, начнется восстановление атомарной структуры вещества. Соответственно увеличится занимаемый объем. Обусловленный этим рост радиуса объекта сопряжен с дополнительными энергетическими затратами, что ускорит процесс остывания вещества.

Эволюционный цикл звезды завершится её остыванием до состояния серого карлика. Охладившееся плазменное вещество центральных областей, находящееся в области значительного гравитационного давления, не будет обладать достаточным энергетическим потенциалом для собственной перестройки.

Предполагаемая структура серого карлика приведена на рис. 2. Его сердцевиной станет остывшее плазменное ядро, вещество которого будет неограниченно долго поддерживаться в состоянии “холодной плазмы” гравитационным давлением внешних слоёв.

Эволюция звезд с большими массами. Прежде всего следует подчеркнуть, что масса звезды - наиболее значимый, но не единственный параметр, предопределяющий её эволюционный путь. Характер и последствия перехода звезды ГП в новое состояние определяются также процессами развития термодинамической нестабильности. На амплитуду нестабильности существенно влияют несколько факторов: скорость затухания термоядерных реакций, связанная с внутризвездными конвективными процессами (особенностями перемешивания вещества недр); собственный угловой момент звезды; величина коэффициента G на момент ухода звезды с ГП. Большая амплитуда термодинамической нестабильности может привести к тому, что звезда с массой, не превышающей солнечную, проскочит стадию белого карлика и завершит свою эволюцию в виде остывающего скопления нейтронного вещества.

Рис. 2. Структура серого карлика

1 - зона “холодной плазмы”;

2 - внешний слой атомарного вещества

Рис. 3. Структура квазара

 1 - нейтронная сердцевина;

 2 - зона термоядерных реакций;

3 - водородно-гелиевая оболочка

В глубинных слоях массивных звезд более выражено расслоение электронного и ядерного газов, чем в плазме легких звезд-карликов. Относительное содержание нейтронов больше, гравитационное поле звезды сильнее, поэтому плотность ядерного газа достигает больших значений. В один из моментов развития термодинамической нестабильности могут реализоваться реакции следующего типа:

1р* ® 1n** + e+ + n e + Еg 1 , (4)

е+ + е- ® 2Еg 2 , (5)

где 1р* - протон в составе исходного нейтрон-протонного ядра; 1n** - нейтрон в составе элемента вещества нейтронной звезды - гиперчастицы, образующейся при достижении протонно-нейтронным ядром “критической” величины барионного заряда.

Интенсивное энерговыделение в процессе нейтронизации увеличивает внутреннее давление излучения. В результате аннигиляционной реакции (5) уменьшается количество электронов в составе электронного газа, которым сдерживается рост средней плотности вещества звезды. Уменьшение количества протонов и электронов при увеличении числа электрически нейтральных гиперчастиц ослабляет фактор электростатического сдерживания и усиливает гравитационный фактор (нуклоны и гиперчастицы “сваливаются” в центр звезды). Наиболее благоприятные условия для нейтронизации вещества обеспечиваются в той части объема звезды, где водород полностью “выгорел”, что связано с меньшими удельными энергетическими затратами на преодоление межъядерного кулоновского барьера. Свободные нейтроны, образующиеся при спонтанном делении нестабильных ядер, участвуют в термоядерных реакциях также с выделением энергии. Единожды реализовавшись, реакции (4), (5) облегчают условия для их продолжения: запускается механизм цепной нейтронизации вещества.

Возможно, “выгорание” водорода-1 в значительной части объема звезды является не только
необходимым, но и достаточным условием, обеспечивающим последующий переход звезды в
нейтронное состояние.

Лавинообразное нарастание давления излучения, за счет нейтронизации все большей части ядерного газа, увеличивает мощность ударной волны. Ударной волной сбрасывается часть вещества оболочки “сверхновой”. Формируется нейтронная сердцевина звезды - скопление большого числа гиперчастиц.

Падение нейтронного вещества в центр звезды сопровождается выделением энергии в виде теплового излучения. Величина этой энергии обусловлена “глубиной” потенциальной ямы, в которой оказывается все вещество звезды после нейтронного вырождения. Глубина потенциальной ямы в свою очередь определяется остаточной массой звезды.

В составе нейтронных звезд предположительно сохраняется некоторая часть ядер обычных
элементов. Относительно небольшой положительный заряд протонов строго компенсируется
отрицательным зарядом электронов, сохранившихся после аннигиляционных реакций (5):
электростатический баланс р+ и е- в ходе (4) и (5) строго соблюден.

Через некоторое время после взрыва “сверхновой” возобновляется аккреция вещества на её поверхность. При массе нейтронной звезды 10МУ напряженность гравитационного поля на её поверхности составляет » 4 * 1011 м/ с2. В таких условиях термоядерные реакции могут начаться на полюсах (учтено быстрое вращение звезды) при толщине водородно-гелиевой оболочки всего в несколько километров. С “включением” механизма термоядерного синтеза в поверхностном слое нейтронная звезда переходит в разряд квазаров - активных нейтронных звезд. Предполагаемая структура квазара приведена на рис. 3.

Зона термоядерных реакций является источником широкополосного электромагнитного излучения, которое в тонком внешнем слое квазара поглощается гораздо слабее, чем в значительно более толстом “теле” звезды ГП.

Наблюдаемое красное смещение эмиссионных линий спектра квазара имеет преимущественно гравитационную природу - гравитационная потенциальная яма создается массивной сердцевиной квазара. При массе квазара 11МУ спектр излучения его внешнего слоя смещается в 1.3 раза (z = 0.3); при его массе » 1000МУ величина z = 2 (см. таблицу 3).

Звезда-прародительница квазара имела еще большую исходную массу, т.к. образование нейтронной сердцевины сопровождалось потерей массы по следующим причинам: реакция нейтронного вырождения вещества - выделение энергии в виде g -излучения и нейтрино; механическое рассеяние части вещества звезды в пространстве; увеличение “гравитационной потенциальной ямы”, в которой оказывается вещество вследствие увеличения его плотности.

Дальнейшая эволюция квазара обусловлена интенсивностью аккреции вещества на его поверхность. Интенсивная аккреция может привести к развитию эруптивных процессов вплоть до повторного запуска механизма нейтронизации вещества. Квазар сбросит часть оболочки, а нейтронная основа квазара еще более увеличится.

 Таблица 3. Некоторые параметры квазаров

Параметры квазара *)

Rn , км

Mn , кг

R0 , км

M0 , кг

D MG , кг

Mish , кг

z = 0.05

14

» 1030

14

» 1030

5 * 1028

» 1031

z = 0.3

41

2.8 * 1031

53

2.2 * 1031

6 * 1030

» 1032

z = 2.0

250

6.3 * 1033

750

2.1 * 1033

4.2 * 1033

» 1034

z = 4.5

680

1.2 * 1035

3740

2.2 * 1034

9.8 * 1034

» 1.5 * 1035

*) Принимается, что красное смещение z имеет гравитационную природу;

квазар с рекордно малым z (4U0241+61; z = 0.044) [3, с. 490];

квазар с рекордно большим z (z = 4.43) [12, с. 193];

где: Rn и Мn - радиус и масса нейтронной сердцевины квазара с позиции гипотетического наблюдателя, совмещенного с поверхностью квазара;

R0 и М0 - радиус и масса нейтронной сердцевины квазара с позиции стороннего наблюдателя;

D МG - гравитационный дефект массы нейтронного вещества квазара (“проваливание” вещества в “гравитационную яму” - результат его уплотнения вследствие нейтронного вырождения);

Мish - исходная масса звезды-прародительницы квазара,

при этом:

, где r » 1017 кг/ м3 (“ядерная плотность”);

, где Gn = G0 /(z +1)3, что следует из [6, ф-ла (18)] ;
G0 » 6.67 * 10- 11 м3* с-2 * кг-1 - современное значение гравитационного коэффициента для внешнего (стороннего) наблюдателя, функции которого отведены нам;

R0 = Rn (z +1) , [6, ф-ла (10)] ;

M0 = Mn / (z +1) , [6, ф-ла (4)] ;

D MG = Mn - M0 ;

Mish = bMn , где b - коэффициент потери вещества звездой при её нейтронизации, учитывающий рассеяние вещества звезды ударной волной, а также потери на излучение в процессе непосредственно нейтронного вырождения вещества (без учета гравитационного дефекта массы D MG ). Для звёзд с умеренными массами величина b составляет 8...12 [13, с.175]; рассеянию вещества более массивных звёзд эффективно противодействуют гравитационные силы.

Таблица 4. Квазары (сводная таблица)

Объект,
параметр

Характеристика объекта или значение параметра согласно представлениям, теоретическую основу которых составляет ОТО

Характеристика объекта или значение параметра согласно теории массы

1

2

3

Что представляет собой квазар

Наиболее популярной является гипотеза о квазарах как “зародыше-вых” ядрах галактик на начальном этапе формирования галактик

Массивная звезда с нейтронной сердцевиной; энерговыделение происходит в узком слое звезды на поверхности нейтронной сердцевины

Масса, размеры, светимость и
возраст квазаров

Масса квазара в миллионы раз (наиболее крупных - в десятки миллионов раз) превышает массу Солнца; диаметр квазара ограничен несколькими десятками световых часов; светимость - 1035...1042...1042 Вт; возраст исчисляется сотнями тысяч лет

Масса наиболее крупных квазаров ограничена величиной » 104 МУ ; радиус - несколькими тысячами километров; мощность электромагнитного излучения не превышает 1030 Вт. Возраст квазаров может составлять миллиарды лет

Предполагаемая
причина смещения эмиссионных линий квазара

Доплеровское смещение частоты из-за высокой скорости удаления

Преимущественно гравитационное красное смещение вследствие высокой плотности вещества, составляющего нейтронную основу квазара

Источники энергии квазаров

Аннигиляционные реакции

Термоядерные реакции

Происхождение рентгеновского излучения квазаров

Рассеяние аннигиляционных квантов на электронах

Межэлектронное взаимодействие в составе плазмы

Расстояние до
видимых квазаров

От сотен миллионов до 13 млрд. св. лет

Ближайшие квазары могут находиться от нас на расстоянии в несколько тысяч св. лет, т.е. в пределах нашей Галактики, а также в ближней межгалактической зоне

 5. Особенности нуклеосинтеза

В ранней Метагалактике подходящие условия для осуществления нуклеосинтеза обеспечивались на ограниченном временном отрезке (см. раздел 2). Понижение энергии частиц по мере расширения Метагалактики приводило к непродолжительному смещению баланса в сторону процесса синтеза - образовывались ядра изотопов водорода и гелия. Дальнейшее понижение энергии частиц метагалактической субстанции в сочетании с дефицитом свободных нейтронов привело к быстрому прекращению реакций синтеза.

Следующие этапы нуклеосинтеза реализовывались в недрах звезд. Первоначально - в ходе эруптивных процессов, вызванных содержанием значительного количества изотопа 3he в составе ранних звезд. Вещество, выталкиваемое эруптивной волной из внутренних слоёв звезды, со значительной скоростью преодолевало водородно-гелиевую оболочку. Ядра элементов, находящиеся во фронте волны, насыщались близкими по кинетическим параметрам легкими ядрами (преимущественно протонами). Неустойчивые ядра распадались с освобождением некоторого количества нейтронов, которые тут же захватывались следующими ядрами. Образовывались нестабильные нейтронно-протонные суперядра, спонтанное деление которых приводило к появлению всего спектра изотопов, от легких до сверхтяжёлых.

Не исключена возможность локальной нейтронизации некоторой части вещества раннего Солнца
энергией наиболее мощных эруптивных взрывов. Тогда фрагменты нейтронного вещества -
гиперчастицы - должны присутствовать в центре Солнца, а также в центрах масс ближних планет
Солнечной системы. Гиперчастицы не могут быть источниками ядер тяжелых изотопов, т. к.
являются более вырожденным видом вещества в сравнении с ядерным веществом (см. раздел 4).

Иные пути синтеза тяжёлых изотопов, в том числе связываемые со взрывами “сверхновых” [2; 5], представляются менее вероятными. Колоссальная энергия налетающих частиц, образующихся при цепной нейтронизации вещества, способна вызывать распад значительной части тяжелых, наименее устойчивых ядер. К тому же большая энергетическая дисперсия взаимодействующих частиц, среди которых лишь небольшая часть свободных нейтронов, не позволяет эффективно реализовываться так называемым rapid-реакциям синтеза сверхтяжелых изотопов. Весьма проблематичен интервал 214...225 массовых чисел, в пределах которого нестабильность изотопов особенно велика. Rapid-синтез сверхтяжелых изотопов успешно осуществляется лишь в лабораторных условиях, при обеспечении прецизионного управления всеми параметрами процесса [14].

Различный химический состав планет Солнечной системы связан с особенностями распределения
вещества, рассеянного Солнцем на протяжении эруптивной фазы эволюции.

Удаленные планеты, начиная с Юпитера, испытали меньшее влияние со стороны
эруптивного Солнца. Предполагается, что соотношения Н/ Не и 3Не/ 4Не, свойственные веществу
больших планет (от Юпитера до Нептуна), в значительной степени отражают состав вещества
дозвездной эпохи.

6. Вместо заключения

В этой части сконцентрированы выводы по проблемам, обозначенным во вводной части статьи от а) до ж).

а). Сингулярные решения в духе ОТО не соответствуют никаким физическим реалиям.

б). Красное смещение квазаров возникает не как результат их стремительного удаления от наблюдателя, а из-за сильного собственного гравитационного поля квазаров (основной вклад вносит гравитационное красное смещение).

в). Пространственное положение квазаров с максимально наблюдаемыми значениями z не соответствует границе наблюдаемого Мира. Они находятся значительно ближе галактик, z которых превышает 0.05...0.1 .

г). Диапазон масс сформировавшихся нейтронных звёзд огромен; возможно, даже превосходит спектр масс звезд, принадлежащих ГП.

д). Подавляющее количество белых карликов имеет реликтовое происхождение. Из-за невысокой интенсивности гравитационного энерговыделения в условиях малого значения коэффициента G, значительная часть образующихся в ранней Метагалактике объектов с субсолнечными массами не смогла стать звездами ГП.

е). Высокая активность водородных спектральных линий белых карликов исключает интерпретацию этих объектов как остатков звезд ГП, израсходовавших “водородное” топливо.

ж). Протопланеты образуются в результате отделения газовых фрагментов от протозвездной спирали с последующим захватом ими атомной пыли, производимой ранней звездой в моменты эруптивных всплесков термоядерной активности.

Космологические и космогонические проблемы и “парадоксы”, возникновение большей части которых обязано принятой теоретической базе, далеко не исчерпываются перечисленными. Незатронутыми остался целый ряд вопросов, понимание которых необходимо для выработки непротиворечивых эволюционных представлений (и ответов на особенно волнующие вопросы о прошлом и будущем Солнечной системы). Тема космической эволюции продолжена автором в других работах, которые в скором времени будут предложены Вашему вниманию.

Главной же задачей настоящей статьи было намечено предложить общую картину крупномасштабной эволюции на базе новой теории гравитации [6-9]. О том, насколько удалась эта попытка, судить Вам, вдумчивый и рассудительный Читатель.

 ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 5. Общие вопросы космологии (сводная таблица)

Объект,
параметр

Характеристика объекта или значение параметра согласно представлениям, теоретическую основу которых составляет ОТО

Характеристика объекта или значение параметра согласно теории массы

1

2

3

Представления об
исходном объекте - предшественнике
Метагалактики

Материя в состоянии первичной сингулярности. Сверхконцентрированный “точечный” сгусток материи вещество плюс антивещество с незначительным преобладанием вещества

Скопление праматерии, обладающей внутренне обусловленной способностью трансформироваться в материю-массу (двухкомпонентную материю, состоящую из вещественной компоненты и неотделимой от неё континуумальной компоненты)

Степень начальной
асимметрии Мира

Примерно одна непарная частица на миллиард парных (частица и античастица)

Не определена

Происхождение
космического
фонового излучения
(Т » 2.7 К)

Излучению предписывается реликтовое происхождение; наблюдаемый низкотемпературный тепловой фон образно именуется “эхом Большого взрыва”. Усредненное соотношение числа барионов к числу низкотемпературных фотонов принимается за показатель исходной асимметрии вещества

Космическое фоновое излучение соответствует излучению абсолютно черного тела. Выраженных спектральных аномалий не обнаружено. На данном этапе исследований количественные и энергетические характеристики квантов космического фона не могут быть использованы в качестве источника информации о причине и характере Большого взрыва

Направление
фрагментации
первичной
метагалактической
субстанции

Каскадная фрагментация в направлении от большого к малому: глобальная Метагалактическая фрагментация (Метагалактические ячейки), дробление крупных фрагментов на меньшие элементы (протоскопления, протогалактики, протозвездные системы)

На этапе расширения Метагалактики, когда величина G достигла нескольких процентов от её современного значения, а фоновая температура многократно снизилась, активизировался процесс фрагментации протозвездной субстанции в направлении от периферии Метагалактики к её центру (опережающий рост G на периферии Метагалактики по отношению к её внутренним областям)

Происхождение
наблюдаемых
белых карликов

Остатки звезд с “карликовыми” массами, сошедших с главной последовательности

Объекты, внутренние кинетические параметры которых оказались ниже порога начала термоядерных реакций

Образование
тяжелых
изотопов

Rapid-реакции при взрывах “сверхновых”

Реакции “взрывного синтеза” на эруптивном этапе эволюции звезд: насыщение протонами и
a -частицами ядер, ускоренных ударной волной, при прохождении их через водородно-гелиевую оболочку звезды. Каждый акт взаимодействия ядра с частицей замедлял скорость ядра, что способствовало сохранению его целостности в каждом последующем акте взаимодействия, вплоть до образования крайне неустойчивого суперядра.

Среди осколков спонтанно делящихся суперядер оказывались ядра тяжелых изотопов.

Значение
“постоянной Хаббла”

50...70 км/ (с Мпк);

погрешности её оценки вызваны лишь трудностями определения межгалактических расстояний

Нет оснований считать “постоянную Хаббла”
постоянной величиной во всем интервале метагалактических расстояний

Физическая
интерпретация закона Хаббла

Доплеровское смещение частоты вследствие разлета галактик

Суперпозиция трех составляющих: 

1. Доплер-эффект как результат движения галактик;

2. Смещение спектра гравитационной природы вследствие пространственного изменения размеров Метагалактики (а значит, величины полного гравитационного потенциала), произошедшего за время преодоления фотонами пути от удаленных галактик; 

3. Смещение спектра вследствие взаимодействия фотонов с ионизованной компонентой межгалактического газа.

Анализ данной суперпозиции допускает возможность нелинейных экстраполяций “закона Хаббла”

Далекое
будущее
Метагалактики

Три основных сценария:
1. Неограниченный разлет вещества;

2. Разлет вещества с замедлением по ехр-закону;

3. Смена разлета сжатием.

Выбор предопределен средней плотностью Метагалактического вещества

Неизбежно сжатие Метагалактики с формированием в итоге единственного сверхплотного скопления остывающего вещества, окруженного облаком низкоэнергетических фотонов

Образование
“твердых”
планет

Гравитационный захват протозвездным облаком вещества туманности, образовавшейся в результате взрыва “сверхновой”

Результат последовательности событий:

1. Отделение газовых фрагментов от протозвездного диска; 

2. Захват отделившимися газовыми фрагментами “атомной пыли”, рассеиваемой ранней звездой на эруптивном этапе своей эволюции

 ТЕРМИНЫ, СОКРАЩЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ

Атомная пыль - рассеянная в пространстве субстанция, состоящая из атомов с различными массовыми числами и простых молекул.

Белый карлик - звезда с относительно небольшой массой, находящаяся на стадии изотермического высвечивания гравитационной энергии.

Гиперчастица - элементарный фрагмент вырожденного вещества нейтронных звезд.

ГП - главная звездная последовательность.

Коричневый карлик - звезда, прошедшая фазу белого карлика, либо не достигшая её вследствие недостаточной массы.

Нейтронная сердцевина квазаров, нейтронных звёзд - скопление гиперчастиц, “разбавленное” протоносодержащими ядрами обычных элементов и удерживаемое гравитационными силами.

Ранняя звезда - звезда на этапе, предшествующем выходу на ГП. Эруптивные всплески энерговыделения соответствуют моментам активизации выгорания гелия-3.

Серый карлик - конечная стадия эволюции белых и коричневых карликов.

LУ - светимость современного Солнца (» 3.86* 1026 Вт);

МУ - масса современного Солнца (» 2*1030 кг);

2d - дейтрон (ядро дейтерия); 3t - ядро трития;
3he, 4he - ядра гелия-3 и гелия-4;

nе , ~nе - электронные нейтрино и антинейтрино соответственно.

ЛИТЕРАТУРА

Маров М. Планеты Солнечной системы. - М.: Наука, 1981.

Шило Н.А. Протосолнечное облако/ / Гипотезы, прогнозы: Международный
ежегодник. - М.: Знание, 1990. - Вып. 23.

Климишин И.А. Астрономия наших дней. - М.: Наука, 1986.

Паркер Б. Мечта Эйнштейна. - М.: Наука, 1991.

Браун Д., Массет А. Недоступная Земля. М.: Мир, 1984.

Войткевич Г.В. Химическая эволюция Солнечной системы. М.: Наука, 1979.

Войткевич Г.В. Геохимия и космохимия изотопов. М.: Энергоатомиздат, 1983.

Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Происхождение галактик и звезд. - М.: Наука,1987.

Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. М.: Наука, 1979.
Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука, 1983.

Пономарёв Л.И. Под знаком кванта. М.: Наука, 1989. С. 316-339.

Силк Дж. Большой взрыв. М.: Мир, 1982.
Физика космоса. М.: Сов. Энциклопедия, 1976.

Шкловский И.С. Вселенная, жизнь, разум. - М.: Наука, 1976.

Зайцев О.В. Гравитационный коэффициент в теории массы / / Материалы Международного Научного Конгресса “Фундаментальные проблемы естествознания”,
1998 (1999). Internet: http://physical-congress.spb.ru

Зайцев О.В. Физика: о малом и большом. - Ростов-на-Дону: Упрполиграфиздат, 1992.

Зайцев О.В. ОТО и физические начала теории массы. - Краснодар: “Человек и Вселенная”, 1995.

Зайцев О.В. Принцип Маха и орбитальная прецессия планет / / Труды Конгресса-98 “Фундаментальные проблемы естествознания”.- С-Пб.: СПбГУ, 1999. Т.1. С.308-320. Internet: http://physical-congress.spb.ru

Luther G.G., Towler W.R. Phys. Rev. Lett., 1982. Vol. 48. No3. P.121-123.

Чандрасекар С. Введение в учение о строении звёзд. - М.: ИИЛ, 1950.

Шварцшильд Б. Зондирование.../ / Физика за рубежом - 89. Сборник статей. - М.: Мир, 1989.

Барроуз А. Рождение нейтронных звезд и черных дыр / / Физика за рубежом-89. Сборник статей. - М.: Мир, 1989.

Хайд И., Сиборг Г. Трансурановые элементы. - М.: ИИЛ, 1959.

 

344092, г. Ростов-на-Дону, а/ я 3097. Зайцеву Олегу Викторовичу