Понедельник, 26.06.2017, 10:09
Приветствую Вас Гость

НОВОСТИ АСТРОНОМИИ ASTRO37ReG

Главная » 2010 » Ноябрь » 29 » Новый взгляд на самые мощные процессы во Вселенной или откуда же появились химические элементы?
14:34
Новый взгляд на самые мощные процессы во Вселенной или откуда же появились химические элементы?

Представляем Вашему вниманию ПЕРВУЮ ЧАСТЬ статьи "Новый взгляд на самые мощные процессы во Вселенной или откуда же появились химические элементы?". Автор: Мосьпан Анатолий Демьянович. Здесь предлагается к рассмотрению новая, неординарная, не вписывающаяся в общепринятую космологическую модель мироздания, концепция устройства квазара. Эта модель предусматривает возможность регенерации вещества и создания химических элементов при разуплотнении сверхплотных тел...

Новое. Мы часто к нему стремимся но, иногда обретя его, обнаруживаем в себе непоследовательность, нелогичность и нетерпимость. Оказывается все дело в нашей психологии - если новое не очень сильно отличается от старого, привычного то, как правило, не возникает никаких проблем, и оно принимается как должное. Если же отличие очень большое то может возникнуть невосприятие, отторжение, а то и враждебность. На некоторое время. Можно, к примеру, вспомнить судьбу теории Максвелла, которая прошла дистанцию от полного игнорирования до полного восторга. Значительно позже подобное произошло и с открытием О.Эвери дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), и подобных примеров в истории науки достаточно.

Ну а что же с химическими элементами? Мы склонны воспринимать их как данность, но, как и у всего остального, у каждого атома есть своя история. По современным представлениям, которые не вызывают практически ни у кого сомнений, все химические элементы, из которых состоит Земля, были когда то материалом звезд. Трудами многих ученых разработана довольно стройная теория синтеза всех элементов в термоядерных реакторах, которыми, по сути, являются недра почти всех светящихся звезд.

Все, что тяжелее водорода и до железа включительно, последовательно синтезируется и накапливается в звездах за исключением лития, бериллия и бора. Синтез атомных ядер, расположенных в таблице Д. Менделеева за группой железа должен обеспечиваться другими механизмами. Были разработаны три принципиально разные s-, r- и p- процессы. Эти процессы с быстрым и медленным захватом нейтронов и позитронов в принципе должны создавать все многообразие тяжелых элементов и происходить они, вероятно, могут лишь в глубоких недрах звезд, где очень большие давления, температура и изобилие нейтронов.

Li , Be и B характеризуются более низкой стабильностью и не могут накапливаться в процессе обычного нуклеосинтеза т.к. они легко разрушаются. Считается, что эти элементы образуются в результате т. н. реакций скалывания более тяжелых ядер при их соударениях либо под воздействием космических лучей. Не вдаваясь здесь дальше в подробности можно лишь согласиться с доводами теоретиков.

Все, казалось бы, хорошо, но как часто бывает, таки находится пакостная причина, которая все портит. Есть ряд необъяснимых наблюдений, но самой большой "ложкой дегтя", пожалуй, оказалось открытие и дальнейшее исследование звезды Пшибыльского. В ее атмосфере обнаружены в значительных количествах такие редкие элементы как эйнштейний и технеций. Любой частице, за исключением нейтрино, нужна не одна тысяча лет, что бы выбраться на поверхность из недр звезд. И если учесть, что период полураспада эйнштейния составляет около 100 суток, то возникает вполне логичная мысль о том, что мы не знаем о каком то процессе нуклеосинтеза, проходящим или в неглубоких недрах или же вообще вне звезд.

Да, возникла некоторая неопределенность требующая дополнений.

Как бы там нибыло, но процессы нуклеосинтеза в недрах звезд все же идут, во всяком случае, до железа. Звезды по ходу этих процессов эволюционируют и меняются как внешне, так и внутренним содержанием. Эти изменения происходят с различными скоростями и имеют различный финал, в зависимости от массы звезды. Небольшие звезды, Солнце например, в конце своей активной жизни потихоньку остывают, доуплотняются и "консервируют" накопленные тяжелые хим. элементы на неопределенный срок.

Звезды помасивнее заканчивают свою жизнь по-другому. Накопленные в ядре звезды атомы железа уже не могут участвовать в дальнейших процессах нуклеосинтеза с выделением энергии. Возрастающее в объеме железное ядро вызывает все более сильное сжатие внутренних его слоев. Наступает момент, когда внутреннего давления становится уже недостаточно для противодействия сжимающим силам - начинается стремительное, катастрофическое сжатие ядра. Очень быстро его объем уменьшается в тысячи раз. Плотность увеличивается настолько, что между ядрами железа уже не остается места для электронов, и они вдавливаются в эти ядра где, сливаясь с протонами, превращаются в нейтроны.

Слияние, как полагают, происходит с излучением нейтрино. Этот процесс происходит тоже очень быстро, поэтому залпообразно выделяется огромное число нейтрино. Эти частицы слабо взаимодействуют с веществом, но поскольку их очень много то дополнительной энергии, выделяющейся при взаимодействии с падающей на ядро наружной оболочкой звезды, оказывается достаточно для дополнительного ее разогрева и "запуска" быстрых термоядерных реакций. Огромная энергия, которая выделяется в результате этих реакций, разрывает в клочья остатки оболочки, выбрасывая уцелевшие после сжатия ядра химические элементы в межзвездное пространство.

Наблюдатель увидит чрезвычайно яркую вспышку по светимости соизмеримую с огромными галактиками, состоящими из миллиардов звезд. Астрономы называют такие взрывающиеся звезды сверхновыми, которые, как установлено, тоже бывают разными с несколько отличными механизмами взрыва. Ученые пока не достигли единого понимания этих механизмов, поэтому исследования продолжаются. Такие взрывы являются одними из самых мощных процессов, происходящих в галактиках вне их ядра. Вышеописанный сценарий этого явления мне представляется неполным, ввиду того, что может существовать еще один источник энергии, инициирующий взрыв сверхновой и который, насколько я знаю, пока не рассматривался.

Согласно закона сохранения количества движения, уменьшающееся в тысячи раз ядро звезды в эти же тысячи раз увеличивает скорость своего осевого вращения. Поэтому, образовавшаяся после взрыва нейтронная звезда вращается иной раз значительно быстрее, чем лопасти комнатного вентилятора. Вполне может быть, что масса, необходимая для начала сжатия ядра звезды превосходит ту массу, которая может удержаться в теле сверхплотного новообразования в равновесном состоянии из-за наличия очень мощных центробежных сил. Эта избыточная масса, разогнанная в процессе раскручивания ядра при его сжатии, отделяется от основной массы в виде диска и с огромной скоростью (по моим подсчетам около 5000 км/сек) наносит удар изнутри по оболочке погибающей звезды по всему экватору. Возможно, что нейтринного разогрева оболочки было бы недостаточно для начала термоядерных реакций, а вот совместное воздействие поджигает эти реакции на экваторе и которые быстро распространяются по всей оболочке.

Математика, несомненно, универсальный язык науки. Ряд серьезных достижений, в особенности в точных науках, стал возможным лишь благодаря математике. В неточных науках, астрофизике в частности, математика может сыграть злую шутку. Отсутствие достоверных и точных исходных данных может завести расчеты неведомо куда.

По этому поводу можно привести слова В.Л.Гинзбурга из предисловия к одной из своих книг: "Исключительно большая роль математики в теоретической физике совершенно несомненна и естественна, но стремление здесь к математической общности и стройности далеко не всегда оправдано - за них приходится платить. Общеизвестен, в частности, тот факт, что большинство новых физических результатов было получено сравнительно простыми способами, а «математизация» осуществлялась лишь на последующих этапах. Во всяком случае, в теоретической физике главное все же физика, а не математика".

Так что всецело подпадать под очарование цифр и формул довольно рискованно.

Астрофизика как и фантастика, вначале для меня была просто развлечением, но с годами, позже, увлекли космологические проблемы, в частности квазары. Я уже знал, что множество, по настоящему талантливых людей, так и не смогли приемлемо, без компромисса с физикой и здравым смыслом, объяснить аномально высокое энерговыделение этих космических объектов и природу их ослепительного блеска. Поэтому, критически оценивая свои знания и таланты, я, конечно же, даже и не пытался объяснять энергетику квазаров. Меня как инженера - гидротехника, знакомого с гидравликой, крайне заинтриговал механизм образования выбросов (джетов) из квазара.

Т.н. общепринятая, поглотительная (аккреционная) модель устройства квазара имеет много слабостей, да к тому же ее несостоятельность уже подтверждается и наблюдениями. Но наука пока держится за нее, вероятно исходя из принципа, что лучше плохая модель, чем никакой.

Квазары - астрофизические объекты, которые, как правило, совмещены с центром (ядром) галактик. Все они (известно более 20000) довольно далеко расположены от Земли, но в масштабах Вселенной они распределены более-менее равномерно (изотропно). Галактики с квазаром в ядре встречаются довольно редко - один квазар на миллион галактик.

Излучающая область квазара, по косвенным данным, занимает ничтожный объем (разумеется, по сравнению с объемом галактики) - не больше солнечной системы. И эта область излучает значительно больше энергии чем все галактические звезды вместе взятые.

Интригующая загадочность квазаров значительно усиливается наличием выбросов (джетов). Как правило, перпендикулярно плоскости галактики, из ядра в обе стороны как со шланга бьют мощные струи газа с огромными, околосветовыми скоростями.

Отсутствие достаточных и достоверных сведений о квазарах предоставляло широчайший простор для самых смелых фантазий. Несколько лет, периодически возвращаясь к предмету своего увлечения, я задавал себе вопрос: «Ну что бы такое это могло быть?» Однажды, бессонной ночью, в голову пришла мысль, которая так и не дала уснуть до утра. Она оказалась настолько интересной, что еще несколько лет не давала мне покоя, и как награда за упорство, постепенно очертилась новая модель квазара.

Раздумывая над возможными вариантами устройства квазара, я пришел к выводу, что без высокоплотных тел, типа черных дыр (ЧД), здесь не обойтись ввиду чрезвычайно высокой концентрации массы и энергии в них.

На этом этапе размышлений возник серьезный конфликт между моими предположениями и теоретическими разработками ведущих ученых, относительно устройства и свойств этих высокоплотных тел.

У меня всегда возникала настороженность и недоверие к тем гипотезам и теориям, в которых хотя бы один параметр уходил в бесконечность. Черная же дыра, в нынешних теориях, просто средоточие бесконечностей. Ну, посудите сами - вся ее масса сосредоточена в бесконечно малом объеме (т.н. сингулярность) и имеет бесконечно большую плотность и к тому же она не имеет поверхности. Ввиду сохранения количества движения она (точнее говоря отсутствие чего-либо) еще должна и бесконечно быстро вращаться. Если почитать публикации, посвященные ЧД, то создается впечатление, что теоретики основательно запутались в этом вопросе. И здесь нет ничего удивительного т.к. о свойствах вещества, находящегося в таком экстремальном состоянии абсолютно ничего не известно и поэтому остается только строить гипотезы. По эт, вполне логичным было предположить, что доминирующая гипотеза о ЧД - заблуждение.

В моем представлении эти черные дыры должны все же иметь конечный объем и конечную плотность. Думаю, что вещество ЧД, полностью или частично, не лишено внутренних противоречий и поэтому между частицами этих тел, во всем объеме или только на поверхности, должны все же существовать еще и силы взаимного отталкивания. Вот это, последнее, незначительное на первый взгляд, предположение, кардинально меняет взаимоотношения ЧД с внешним миром - они становятся чувствительными к приливным силам.

Совершенно очевидно, что заметно проявиться эти силы могут лишь при сильном сближении этих тел и образования тесных двойных систем из высокоплотных объектов. Вероятность образования таких систем не велика, но все же существует. Как часто это может происходить, предположить сложно, ведь науке неведома "плотность населения" высокоплотными телами Вселенной.

Вот теперь можно попытаться, воображаемо, разумеется, создать тесную двойную систему из ЧД и посмотреть что получится. Вращаясь вокруг общего центра масс, эти тела имеют тенденцию к сближению. Это будет происходить если:
- системой будут излучаться гипотетические гравитационные волны;
- будут излучаться эл. магнитные волны. Это возможно если хотя бы одно из тел намагничено;
- будет теряться кинетическая энергия вращающихся масс при соударениях с поглощаемым веществом, приходящимся в основном против хода их орбитального движения;
- будет увеличиваться масса тел.

Если двойная система образовалась в центре галактики, куда постепенно стекается вещество с диска, то последние две причины могут быть самыми значительными. Двойную систему, скорее всего, образуют тела с разными массами. Из-за того, что орбита более легкого тела более протяженная и скорость движения на орбите более высокая, легким телом будет перехватываться больше вещества и более быстрый рост этого тела постепенно уравняет массы.

По мере сближения, тела все больше и больше подвергаются воздействию приливных сил и в зоне воздействия этих сил т.н. поверхность Шварцшильда все больше прогибается к их поверхностям. Наступит момент, когда вскроется горизонт событий и излучение сможет покидать систему. Возможно, что двойные системы, как раз на таком этапе эволюции и находятся в ядрах сейфертовских, да и других галактик с активным ядром. Ведь вполне возможны двойные системы из высокоплотных тел различной структуры и большой разницей в массах. Пока же рассматривается вариант с одинаковыми массами.

При дальнейшем сближении образуются большие приливные выступы на поверхностях ЧД. Наступит момент, когда через компенсацию сил гравитации приливными силами, ЧД уже не смогут удерживать собственное вещество в высокоплотном состоянии на этих выступах. Собственно с этого момента квазар таковым и становится. Отделившись от поверхности, стремительно разуплотняясь и разгоняясь, вещество движется к точке либрации, где сталкивается с таким же веществом, движущимся от другой ЧД. По сути, это два постоянно действующие мощнейшие встречно направленные взрывы. Буквально за несколько секунд вещество увеличивается в объеме в миллион миллиардов раз.

При столкновении двух встречных потоков вещества формируется зона столкновения в виде диска. Далее, изменив траекторию, вещество разлетается во все стороны в плоскости этого диска. Это в статике, но поскольку система вращается, то возникают взаимодействия извергаемого вещества с уходящим из системы веществом, а так же с ЧД. Представив себе весь комплекс взаимодействий, я получил вот такой результат:
- часть вещества разбрасывается в плоскости вращения двойной системы.
- часть поглощается обратно, находясь на траектории движения ЧД
- и наибольшая часть, не встречая препятствий, уходит из системы в виде двух потоков, перпендикулярно плоскости вращения.

Значительно позже, после того как удалось подключиться к Интернету, я обнаружил в сети прекрасную иллюстрацию к этой модели квазара.

В номере Nature от 6 января 2005 г. опубликовано открытие небывало огромных гиперпузырей в скоплении галактик MS 0735.6+7421 (для краткости MS 0735), размеры которых в сотни тысяч раз превосходят размеры обычных остатков сверхновых. Энергия горячего газа внутри них соответствует взрыву десятка миллиардов сверхновых или гамма-всплесков!



Открытие было сделано в рентгеновском диапазоне на обсерватории Чандра. Наблюдения этого далекого скопления (для MS 0735 красное смещение z=0.22) проводились 1 декабря 2003 г. За 11 часов экспозиции было зарегистрировано 75 тыс. рентгеновских фотонов. На изображении в рентгене и в радио (см. рис. 1) видны гигантские полости (каждая по 200 килопарсек в поперечнике).( Наша галактика имеет диаметр диска около 30 килопарсек (100 000 св.лет)) Эти гипер-пузыри могли быть надуты извержением энергии около 6x1061 эрг! (Напомним, что типичный остаток сверхновой образуется при выделении энергии "всего" 1051 эрг).

Загадка состоит в том, что для производства энергии в модели с черной дырой необходимо падение (аккреция) вещества на нее с темпом 200 Mo/год в течение нескольких млрд. лет! ( Мо - масса Солнца )

Рис.3 Температурная карта центральных областей скопления MS 0735 (более красный цвет отвечает более высокой температуре). Контуры очерчивают пузыри в рентгеновском изображении. На вершинах пузырей температура повышается, что говорит об образовании ударных волн.

Ну, хорошо, вещество отделилось, разуплотнилось, разогналось, столкнулось, отвернуло в сторону и куда-то улетело. Возникает вопрос - а из чего состоящее вещество все это проделало? Вопрос очень важный, ведь если джет можно рассмотреть в телескоп с расстояния в миллиарды световых лет, когда не видны не только отдельные звезды, но даже и звездные скопления то, вероятно, вещества в джетах довольно много и оно как то участвует в жизни Вселенной. Возникло предположение, что этим веществом должны быть протоны, нейтроны и электроны, а в зоне столкновения, как в ускорителе на встречных пучках (коллайдере), и происходит синтез всех химических элементов тяжелее водорода.

Если одной фразой, то КВАЗАР это регенератор вещества, представляющий собой тесную двойную систему из высокоплотных тел.

Более - менее стабильная работа квазара обеспечивается образованием в системе своего рода отрицательной обратной связи (ООС). Здесь устанавливается баланс между темпом потери вещества системой, и темпом потери кинетической энергии вращающихся тел этой системы при вторичном поглощении вещества. То есть уравновешиваются факторы, приводящие к увеличению и уменьшению расстояния между телами двойной системы, а это, в свою очередь, стабилизирует мощность квазара. Установившееся равновесие легко нарушается другими гравитирующими массами, а также возможными резонансными процессами. В таком режиме квазары все же "работают" миллионы и даже десятки миллионов лет.

Какой бы правдоподобной и красивой не казалась бы любая гипотеза, она гипотезой и останется до тех пор, пока не найдутся экспериментальные либо наблюдательные ей подтверждения. Перспектива какого либо подтверждения моим умозрительным построениям была, мягко говоря, исчезающе мала. Надеяться на то, что в обозримом будущем астрономам удастся рассмотреть структуру квазаров, было бы совершенной утопией.

Без особых надежд на успех я все же попробовал смоделировать образование джетов. Было построено некое подобие карусели, на которой, перпендикулярно оси вращения, соосно и встречно установлены две кислородно-пропановые горелки. В статике все было замечательно - в зоне столкновения пламени образовался красивый голубой диск. Но при попытке раскрутить карусель покоящийся воздух атмосферы оказывал боковое давление на пламя, отклоняя его в сторону, и зона столкновения исчезала. Позже я попробовал заменить рабочее тело, построив карусель, работающую на воде. При крупнокапельном распылении не достигалось взаимодействия струй, а при мелком распылении опять мешал воздух. Стало очевидным, что такой эксперимент можно провести лишь в открытом космосе, используя в качестве рабочего тела дым.

Вот в таком виде эта гипотеза существует до сих пор. Еще в 2000 году была опубликована статья на эту тему в журнале «Пульсар», которая по понятным причинам осталась не замеченной.

Просмотров: 190 | Добавил: MeRaBee | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Поиск
Календарь
«  Ноябрь 2010  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
2930
Наш опрос
Как вы думаете, будет ли астрономия наукой будущего
Всего ответов: 42
Мини-чат
Астрофото сайта
Новые фото сайта
Новые статьи
[26.01.2012][Мои статьи]
Абсолютное гравитационное поле часть 2 (0)
[26.01.2012][Мои статьи]
Абсолютное гравитационное поле (0)
[26.01.2012][Мои статьи]
Скопление и сверхскопление галактик (0)
[26.01.2012][Мои статьи]
Мост Эйнштейна-Розена (0)
[26.01.2012][Мои статьи]
Бозон Хиггса - частица Бога часть 4 (0)
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Жизнь сайта
Google
Google2
 
Copyright MyCorp © 2017 | Бесплатный хостинг uCoz