СЕЛФ

62

О.Н. Каравашкина и С.Б. Каравашкин

Но вопрос формирования области ионизованного газа, о которой говорил Шкловский в п.3 вышеприведенной цитаты, действительно является решающим для процесса излучения протозвезды на данной стадии развития. Пока компактная область ионизованного водорода не сформируется и не стабилизируется, излучение протозвезды будет слабым. Лишь когда конвекция в наружном слое протозвезды установится и вынос энергии стабилизируется, мы увидим резко возрастающее свечение, именуемое "вспышкой" (см. рис. 2.8.5).

Рис. 2.8.5

Фотография этой стадии процесса приведена на рис. 2.11.

Рис. 2. 11. Звездообразующая область в галактике 2366. Протозвезда в центре облака резко отличается от других звезд яркой светимостью. Снимок скопирован на сайте http://www.ifa.hawaii/research

И наконец на рис. 2.8.6 мы видим молодую звезду в ореоле облака, которое в этот период завершения формирования зачастую еще продолжает оседать к центру практически сформировавшейся молодой звезды.

Рис. 2.8.6

Шкловский применил рассмотренную модель к Солнцу и проследил, как могло происходить его образование в соответствии с рассматриваемой моделью (см. рис. 2.12).

Рис. 2. 12. Теоретическая зависимость радиуса протозвезды от времени [1, с. 88, рис. 25].

"На рис. 2. 12 схематически представлена зависимость радиуса протозвезды, первоначальная масса которой была равна массе Солнца, от времени. Для масштаба горизонтальные прерывистые линии соответствуют радиусам орбит планет Солнечной системы. Мы видим, что в начале "стадии свободного падения" сжимающейся под воздействием собственной гравитации протозвезды, еще недавно бывшей плотным, холодным "молекулярным" облаком, ее радиус близок к радиусу орбиты Плутона. При этом средняя концентрация частиц (преимущественно молекул водорода) была 10¹² см ^{- 3}. Стадия свободного падения (начатая от такой плотности) имеет длительность немногим больше 10 лет… За это короткое время протозвезда сжимается до размеров орбиты Меркурия, т.е. примерно в сто раз. Конечно, этому этапу предшествовал существенно более длительный этап сжатия облака с первоначальной плотностью 10⁵- 10⁶ см ^{- 3} до размеров орбиты Плутона. Далее, сжатие протозвезды резко замедляется, так как она становится непрозрачной к собственному излучению. Наступает "стадия Хаяши" в жизни охваченной конвекцией протозвезды. В самом начале этой стадии должна быть "вспышка"… Через несколько десятков миллионов лет сжатие протозвезды почти прекращается и она "садится" на главную последовательность" [1, с. 87- 88].

Нужно только заметить, что в этой образной картине есть нелогичный момент: Шкловский приписывает начало термоядерных реакций современному радиусу Солнца, а ведь, как мы увидим из дальнейшего изложения, в то время радиус Солнца был значительно больше. Мы здесь не приводим своих количественных оценок, т.к. целью данной главы является только понимание механизма образования планет. В следующей главе, где мы будем строить модель протопланеты, мы приведем динамику изменения ее размера и для иллюстрации - динамику некоторых параметров Солнца.

Нижний ряд рисунка 2.8 показывает нам, что в зависимости от исходной массы протозвездного облака свободное падение газа может продолжаться даже тогда, когда звезда уже вспыхнула и в целом сформировалась. Эта важнейшая особенность, индивидуальная для каждой звезды, определяет весь ход ее дальнейшей эволюции. В частности, диаграмма 2.12 рассчитана для идеального случая, когда масса протозвездного облака строго сбалансирована и процесс накопления энергии строго соответствует процессу термодинамической стабилизации ядра формирующейся звезды. Но понятно, что данное соответствие далеко не всегда выполняется, и при избыточности массы сжимающегося облака, зажигание термоядерного котла может произойти уже на стадии "свободного" падения. Это резко изменит ход эволюции звезды. Особенности данной ветви эволюции звезды сами по себе достаточно интересны и могут в некоторых случаях исключить в последующем образование протопланетной туманности. Ниже мы специально рассмотрим эту ветвь эволюции, а на данном этапе ограничимся "спокойной" формой течения процесса.