Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Звездная эра

 

 

 

 

     Мы живем в звездную эру, поэтому и живем.

 

 

     Было время, когда во Вселенной звезд еще не было – Темные века. Наступит время, когда звезд уже не будет, но это произойдет очень нескоро.

 

 

 

 

 

 

 

  В раннюю эпоху Вселенной, в период инфляции, возникали квантовые флуктуации существовавших тогда полей. Они послужили причиной появления неоднородностей  плотности в образовавшейся несколько позже первичной горячей плазме. Наряду с фотонами, электронами, протонами, нейтронами и другими частицами в плазме, возможно, были и пока неизвестные частицы.

 Темные века начались тогда, когда возраст Вселенной был всего 370 000 лет. К этому времени горячая  плазма, заполнявшая всю расширяющуюся Вселенную, остыла до 3000 К. Поэтому энергия фотонов упала и стала недостаточной, чтобы разрушать образующиеся атомы водорода, гелия и других легких элементов.

  Это эпоха отделения излучения от вещества, эпоха образования реликтового излучения. Сначала излучение было красным, но из-за расширения Вселенной остывало и превращалось в инфракрасное, субмиллиметровое, затем в миллиметровое. В это время не было источников излучения электромагнитных волн  видимого диапазона. Темные века длились 100 000 000 лет.

  Неоднородности плотности первичной плазмы стали причиной неоднородностей распределения фотонов в реликтовом излучении, а это, в свою очередь, привело к различию температуры в его разных областях. Эти отклонения составляют всего стотысячные или миллионные доли среднего значения температуры реликтового излучения, но они служат основанием для более сложных и важных особенностей этого излучения.

   Неоднородности первичной горячей плазмы передались не только реликтовому излучению, но и веществу, как барионному, так и темному, природа которого пока неясна. Известно только, что оно проявляет себя тем, что гравитирует, и что его почти в 5 раз больше, чем обычного, барионного. Темное вещество играет очень важную роль: окружая барионное вещество со всех сторон, оно способствует его объединению и уплотнению.

  Под действием гравитации  флуктуации плотности вещества росли,  объединялись, уплотнялись. Уплотнения превращались в галактики, в них загорались первые звезды. Так закончилась эра Темных веков.

  Современные наблюдения, позволяющие проникнуть далеко вглубь Вселенной, и значит, в более раннюю эпоху, свидетельствуют, что тогда галактики были расположены ближе друг к другу, сильнее взаимодействовали, чаще сливались, чем сейчас. Под действием гравитации галактики падали на более крупные, влияя на скорость их осевого вращения, и поступательного движения.

  В  первых галактиках из-за обилия вещества среди звезд разных масс образовывались очень массивные звезды, в десятки и даже сотни раз превосходящие наше Солнце. Они взрывались как гигантские сверхновые и нагревали окружающий их газ до десятков миллионов градусов, который, стремясь расшириться, покидал свою галактику.

 Уменьшение массы таких галактик способствовало ослаблению в них гравитационных связей между барионными объектами. Противодействуя «рассыпанию» галактик, темное вещество своей гравитацией удерживало их барионное вещество, в результате чего создавались условия для образования нового поколения звезд, обогащенных химическими элементами тяжелее водорода и гелия, возникшими в результате «жизнедеятельности» предыдущего поколения звезд.

   Очевидно, что это должно было способствовать зарождению жизни не только на нашей планете, Земле.

  Активное групповое звездообразование в современных спиральных галактиках происходит в клочковатых газопылевых комплексах. Основное условие образования звезд – уплотнение газопылевого вещества, но важны и другие факторы: температура, магнитное поле, химический состав, турбулентность вещества в данном уплотнении и другие. Очаги звездообразования возникают то в одном уплотнении, то в другом. Из таких комплексов состоят рукава спиральных галактик, в которых много молодых голубых и белых звезд. Еще активнее образуются звезды в некоторых неправильных галактиках.

  Все зависит от того, сколько в данной галактике осталось газопылевого вещества, служащего материалом для образования звезд. В нашей Галактике осталось менее 4 процентов от массы барионного вещества.

  В эллиптических галактиках газопылевого вещества уже не осталось.  В них молодые звезды не образуются. Эллиптические галактики состоят только из старых красных звезд.

  Дольше всех, миллиарды лет, живут звезды малых масс (примерно, 0.8 масс Солнца). Когда-нибудь межзвездное вещество исчерпается, звезды погаснут (как ни печально!) и останутся только остывающие очень компактные тела, которые не будут излучать в видимом диапазоне длин волн.

  Дальнейшее будущее зависит от Темной энергии, и к каким последствиям приведет вызываемое ею ускроенное расширение Вселенной, пока неясно.

  В теорию космологии большой вклад внесли наши ученые Я.Б. Зельдович, А.А. Старобинский, В.Ф. Муханов, А.Д. Линде В.А. Рубаков, М.В. Сажин и другие. Теоретические выводы были подтверждены наблюдениями на космических аппаратах. Наиболее точную информацию передали американский WMAP и обсерватория Европейского космического агентства PLANCK. Обнаруженные неоднородности и другие особенности реликтового излучения подтвердили справедливость теории инфляции и предположений о возникновении и дальнейшем развитии первичных флуктуаций.