т.3 No 1

61

Глава 2. Гипотеза образования планетной системы (часть I)

На рассматриваемом этапе важнейшим является процесс стягивания ("падения") вещества к центру или центрам гравитации облака, поэтому и этап получил название "свободного падения". Хотя в действительности именно свободное падение вещества к центру будет отсутствовать, поскольку по мере сгущения, в центральной области будет происходить разогрев газа, который будет существенно противодействовать сжатию. Кроме того, с ростом давления будет расти вязкость среды, что также замедлит процесс. Фактически, этап свободного падения вещества представляет собой сравнительно быстрое (по астрофизическим меркам) образование компактной области с высоким давлением и температурой.

Рис. 2.8.2 - 2.8.4

На следующем (условно третьем) этапе формирования протозвезды (см. рис. 2.8.3) свободное падение продолжается, но на первый план выходит вопрос теплообмена между горячим центром и холодной периферией протозвезды. Уплотнившееся вещество затрудняет лучистый теплообмен, обозначенный на рис. 2.8.4 оранжевыми стрелками. Это приводит к скоплению энергии внутри протозвездного вещества и к конвекционному движению самого вещества вовне (что обозначено на рис. 2.8.4 голубыми стрелками), где оно теряет избыток энергии и возвращается внутрь охлажденным, что знаменует переход развития процесса на четвёртую условную стадию. Эту стадию исследовал и рассчитал японский ученый Чусиро Хаяши, по его имени она и именуется стадией Хаяши. На этой стадии практически все вещество протозвезды вовлечено в конвективный теплообмен. Лишь во внешней, достаточно разреженной области, становится возможным излучение. В зависимости от массы протозвезды М и светимости L, температура в этом слое оценивается как

что в численной оценке составляет 2500- 3500 К [1, с. 86]. Отсюда, каковы бы ни были масса и светимость, температура в слое выхода конвекции на поверхность зависит от них слабо и остается постоянной в течение всей стадии Хаяши. И это естественно, поскольку уровень выхода конвекции на "поверхность" зависит от градиента температуры и плотности. Причем хотя на самом деле температура внутренней области будет увеличиваться, по мере сжатия протозвезды и соответствующего уменьшения ее прозрачности, для внешнего наблюдателя светимость будет уменьшаться.

На данном этапе образования протозвезды Шкловский выделяет несколько характерных зон, расположение которых по радиусу протопланетной туманности приведено на рис. 2.10. Шкловский полагает, что свободное падение формирует ударный фронт, необходимый для сравнительно быстрого сжатия центральной области протозвезды и создания условий для зажигания термоядерного котла. Но поскольку, как мы сказали ранее, все-таки свободное падение - процесс сравнительно плавный, точнее было бы сказать, что происходит постепенное обжатие, наращивающее гидростатическое давление в центре облака, при некоторой асимметрии волны сжатия к центру протозвезды. Ударный же фронт в общепринятом понимании можно отнести на счет внешнего воздействия при наличии, например, расположенной рядом сверхновой.

Рис. 2.10. Схематическое изображение структуры сжимающегося протозвездного облака [1, с. 102, рис. 35].