В нашей галактике

Итак, посмотрим, как ведут себя облака газопылевой материи в Галактике. Почему именно облака? Это достаточно сложный вопрос. Теоретические расчеты показывают, что изначально однородная диффузная материя в конце концов разбивается на отдельные сгущения, которые и получили название газопылевых облаков. Сейчас нам с вами придется говорить о непростых вещах, происходящих в мире звезд. И поэтому мы должны будем обратиться к физике. Эта наука (вспомним мнение Р. Фейнмана) претендует на то, чтобы объяснить все явления, происходящие в природе. Но современной физике немногим больше 200 лет (если приурочить ее рождение к работам великого И. Ньютона), а природа «работает» миллиарды лет. Поэтому нет ничего удивительного в том, что число загадок, оставшихся для физиков к сегодняшнему дню, не создает проблемы безработицы в этой области.

В физике есть такое понятие, как неустойчивость. Самый простой пример неустойчивости: шар на вершине арки. Ясно, что при определенной сноровке мы можем добиться того, чтобы шар остался в верхней точке арки. Но его положение будет неустойчивым. Достаточно легкого прикосновения, и шар покатится вниз, особенно в том случае, если арка крутая.

Наше облако при определенных условиях тоже может стать неустойчивым. Что это значит? Огромное облако размером, скажем, в десять световых лет начнет вдруг сжиматься под влиянием собственной гравитации. Через некоторое время оно разобьется на ряд плотных (конечно, относительно плотных) сгустков. Астрофизики считают, что именно из этих сгустков и рождаются отдельные звезды. Но собственно говоря, почему из холодного облака при сжатии должна образоваться горячая звезда?

Попробуем разобраться в этом вопросе.

Уже сотни лет назад на Зондских островах и в особенности на Калимантане туземцы умели добывать огонь при помощи устройства, позже получившего название пневматической зажигалки. Что это такое? В деревянном цилиндре высверливалось отверстие небольшого диаметра, в котором могла перемещаться палочка, а на конце ее прикреплялся кусочек трута. Зазор между стенками отверстия и палочкой был очень маленький. Когда палочку вставляли в отверстие и быстро опускали, трут загорался. Почему? Да потому, что воздух, находившийся внутри, сжимался, а энергия сжатия превращалась в тепло. Кстати, на этом же принципе — превращения энергии сжатия газа в теплоту — работают дизельные двигатели. Здесь есть еще один тонкий момент. Чтобы получить достаточно высокую температуру, палочку нужно было двигать быстро, иначе тепло успело бы рассеяться.

Законы физики одинаковы и для пневматической зажигалки малайцев, и для двигателя Дизеля, и для огромного межзвездного облака. Вот почему при сжатии облако начнет нагреваться. Вот почему возможно образование горячей звезды из холодного облака. Ну а энергия сжатия облака во многие миллиарды раз больше, чем во всех дизельных двигателях земного шара.

Энергия сжатия превращается в излучение, которое может свободно выходить из облака в космическое пространство, пока плотность облака невелика. Поэтому сначала и температура облака повышается очень незначительно. Но чем сильнее сжатие, тем больше плотность вещества и тем труднее излучению выходить из облака.

И когда на определенном этапе плотность увеличивается, облако становится непрозрачным, а температура его внутренних областей начинает повышаться. Что такое непрозрачность и почему должна повышаться температура?

Давайте включим электрическую лампочку. Она сконструирована так, чтобы нить накаливания работала как можно дольше. Когда лампочка включена, она горячая, ее не возьмешь в руки: она и светит и греет. Но воздух комнаты прозрачен и для видимого света, и для теплового излучения лампочки. Если теперь завернуть лампочку в хороший теплоизолирующий материал, например в асбест, выход тепловой энергии будет затруднен, температура лампочки повысится и она перегорит быстрее. Асбест непрозрачен для излучения.

Так же и в случае облака. Только роль асбеста здесь играют достаточно плотные наружные слои. А внутри облака — горячее ядро — протозвезда. Но она еще находится внутри родительского облака. Если провести здесь аналогию с живой материей, то протозвезду можно сравнить с клеточным ядром, окруженным протоплазмой.

Какова может быть величина протозвезды или прото-Солнца? Мы говорили о том, что начальные размеры сжимающегося облака велики. Но когда наступило время формирования прото-Солнца, ядра нашей Солнечной системы, облако занимало место протяженностью «всего» до орбиты Плутона.

А затем начали происходить удивительные вещи. Лишь за 10 лет прото-Солнце сжалось до орбиты Меркурия, то есть примерно в сто раз. Именно тогда оно и стало непрозрачным к собственному излучению. Энергия сжатия оказалась «запертой» внутри прото-Солнца, и в его жизни наступила знаменитая «стадия Хаяши» — этап развития протозвезд, получивший свое название в честь известного японского астрофизика С. Хаяши.