Звезды. Нюансы формирования и эволюции

Произведен  анализ сомнительных стереотипов, на которых построена теория образования и эволюции звезд, а также рассмотрены некоторые положения, ранее не учитываемые при решении проблемы.

В настоящее время официальной теорией происхождения звезд, излагаемой в учебниках и рекомендуемой в справочных изданиях, является гипотеза, по которой звезды образуются из газо-пылевых космических образований (облаков). Идея гипотезы лежит на поверхности, и предлагалась многими мыслителями и профессиональными учеными. В основе официальной версии лежат идеи предложенные академиком В.Г. Фесенковым, сформулированные после того как он обнаружил в космосе слоистые облачные образования и связал их существование с процессом пылевого образования звезд. Гипотеза Фесенкова многократно усовершенствовалась и излагается обычно как самая признаваемая в среде астрофизиков, а описываемые в ней процессы трансформации космических облаков представляются как фундаментальные.
 
Между тем, законы, описывающие движение пыли в пылевых облаках, пока разработаны совершенно недостаточно. Практически все справочники начинают обзор характеристик газо-пылевых космических облаков словами о неприменимости к ним законов газовой термодинамики, при этом ссылок на другие законы не дается. В тоже время, знакомясь с аргументацией авторов пылевого происхождения звезд, невольно встаешь в тупик, т.к. всё изложение ведется в традиционной термодинамической терминологии без пояснений и уточнений. Естественно, возникает недоверие к излагаемым идеям, т.к. либо авторы не знают о неприменимости законов, которыми они пользуются, либо они применяет эти законы в смысле, который ни кому кроме них не известен. И то, и другое не только нежелательно, но и недопустимо.

Наряду с официальной пылевой гипотезой существуют несколько альтернативных гипотез и точек зрения. Одна из таких точек зрения, практически не обсуждаемая и даже не оформленная как стройная гипотеза, заслуживает особо пристального внимания. Эта точка зрения высказана несколькими выдающимися астрофизиками-практиками, такими как Амбарцумян В.А. и Арп Хэлтон.

Амбарцумян В.А. - лауреат Золотой медали им. Ломоносова, дважды Герой Социалистического Труда и бывший президент  АН Армении.
 
Арп Хэлтон - доктор наук, награжден Премией Е. Уорнер, Премией Ньюкомба и Премией Александра фон Гумбольта.

Точка зрения Амбарцумяна основана на множестве наблюдений, сопоставлений и его профессиональной интуиции, приведших автора к уверенности в том, что огромные скопления сверх плотных масс вещества в ядрах галактик являются активным состоянием вещества. Такая формулировка является косвенным и деликатным отрицанием идеи о существовании черных дыр в центре каждой галактики. Наблюдаемое активное состояние ядер галактик рассматривается как специфическая фаза состояния вещества, связующая два встречных процесса. Процесс галактической аккреции вещества в сверхплотное состояние ядер галактик и встречный процесс разрежения этого вещества, путем выброса вещества в форме квазаров, звезд, газо-пылевых облачностей и других активных объектов, и заполнения ими космического пространства.

Вот цитата из доклада Амбарцумяна [2].
«Но я хочу совершенно четко здесь заявить, что последние годы приносят все новые свидетельства в пользу самой крайней формы идеи об активности ядер, которая может быть выражена так: каждая галактика образуется в результате активности своего ядра и выделившихся из него вторичных центров активности».
Конец цитаты.

Современные наблюдения подтверждают наличие субсветовых выбросов вещества из центральных тел галактик и это позволяет сделать предположение о формировании населения Вселенной из горячих активных центров. Такой процесс сопровождается  естественным пространственным расширением горячего вещества, которое и наблюдается. Встречный процесс (аккреция остывшего вещества в ядра галактик) практически пока не поддается наблюдению. Косвенные данные подтверждают  наличие в космосе невидимого вещества, что не является открытием, ведь мы не в состоянии наблюдать даже астероиды Солнечной системы. Открытием является то, что ненаблюдаемого вещества очень много. Присвоение ненаблюдаемому веществу характеристики «темная материя» вызывает подозрение в спекулятивных устремлениях некоторых теоретиков.


Горячее формирование Вселенной не отрицает пылевого образования звезд, она просто ставит этот процесс в отведенную ему нишу. Из космических облаков при благоприятных условиях могут образовываться звезды определенного типа, но это всего лишь частный, а совсем не основной, вариант образования звезд. Однако такое признание газо-пылевой теории не делает недостатки и оплошности, допущенные при её разработке, менее значимыми и вредоносными.

Рассмотрим одно из множества популярных изложений этой гипотезы, для чего воспользуемся статьей В.Г. Сурдина «Меж звезд и планет» [2]. Статья привлекательна краткостью изложения, удобного для цитирования.

Цитата.
«Звезды формируются из межзвездного газа в областях с повышенной плотностью вещества, то есть в недрах межзвездных облаков. Пыль как материал можно было бы не учитывать, но ее роль в формировании звезд огромна.
  Происходит это (в самом примитивном варианте, для одиночной звезды), по-видимому, так. Сначала из межзвездной среды конденсируется протозвездное облако, что, возможно, происходит из-за гравитационной неустойчивости, однако причины могут быть разными и до конца еще не ясны. Так или иначе, оно сжимается и притягивает к себе вещество из окружающего пространства. Температура и давление в его центре растут до тех пор, пока молекулы в центре этого сжимающегося газового шара не начинают распадаться на атомы и затем на ионы. Такой процесс охлаждает газ, и давление внутри ядра резко падает. Ядро сжимается, а внутри облака распространяется ударная волна, отбрасывающая его внешние слои. Образуется протозвезда, которая продолжает сжиматься под действием сил тяготения до тех пор, пока в центре ее не начинаются реакции термоядерного синтеза - превращения водорода в гелий. Сжатие продолжается еще какое-то время, пока силы гравитационного сжатия не уравновесятся силами газового и лучистого давления».
Конец цитаты.

Сразу обращают на себя внимание несколько вопиющих недоразумений.

Во-первых, процесс ионизации «охлаждает газ, и давление внутри ядра резко падает». Так ли это, и почему «резко»? Ведь для лавинообразного процесса нет никаких оснований. Вот центральная часть облака достигла критической температуры. Начинается процесс ионизации. Сначала некоторая, малая часть, водорода превращается в протонно-электронную смесь. Если общая или локальная температура облака при этом уменьшится, то процесс ионизации в зоне понизившейся температуры просто приостановится. При этом реализуется совершенно обычная в таких ситуациях промежуточная стабилизация параметров среды, связанная с энергоемким фазовым переходом, как стабилизируется температура кипящей воды. Стабилизируется – но не падает.

Во-вторых, если даже центральная часть ядра по какой-либо причине резко сожмется, то ударная волна в газовой среде, распространяясь к периферии,  имеет вектор удара, направленный к центру, и не может отбросить внешние слои облака. Это так называемый вакуумный взрыв.

Конечно, эту и другие нелепицы сочинил не автор статьи, он, как и многие другие, только ретранслирует авторитетные мысли, авторы которых, избрав конечную и ясную для себя цель (должно же облако когда-нибудь сжаться), предложили подходящий сценарий, используя для этого свой практический опыт, знания и фантазию (домыслы).

Приведенная цитата, взятая не из работы Фесенкова В.Г., демонстрирует, как некачественное первичное изложение гипотезы сказывается на качестве популяризации.


Попробуем внести аргументированную ясность в некоторые смутные положения официальной теории.

Космической пылью называются мелкие твердые частицы размером от нескольких молекул до 0,1мк. Пыль состоит в основном из углерода, кремния и некоторых других металлов. Под металлами астрофизики понимают кислород, хлор, серу и другие тяжелые элементы. А к тяжелым элементам, вообще-то, относятся все элементы таблицы Менделеева, за исключением водорода и гелия. Это специфическая астрофизическая терминология, жаргон профессионалов, прижившийся в научных статьях - источник возможных казусов.

Рассматривая молекулы и атомы межзвездного вещества как ассоциативные образования, не подчиняющиеся газовым законам, приходишь к естественному выводу – облачные ассоциации отдельных атомов и молекул в космосе практически не отличаются от пылевых образований, что позволяет  рассматривать «космический газ» наравне с пылью, т.е. как мельчайшую атомарную и молекулярную пыль. Такое рассмотрение позволит избежать формирования ложных представлений, связанных с устойчивым стереотипом образа газа.

Движение пыли подчиняется своим законам, которые очень сложны и практически не изучены. Но один, важный для нас закон движения пыли, можно сформулировать. Космическая пыль не может создавать локальные вихревые образования, т.к. для этого необходимо давление, организованное определенным образом. (Не следует путать космические облака с пылевыми атмосферными облаками, являющимися взвесями).

Фрагмент облака (как малая ассоциация) может перемещаться согласованно. Но это всего лишь коллективное движение по инерции случайной ассоциации в поле гравитации, не связанное с движением других фрагментов облака, которые могут двигаться по практически независимым траекториям.

Считается, что звезды состоят преимущественно из водорода и гелия, с ничтожным добавлением тяжелых элементов. Значит, в качестве исходного материала для звезд надо рассматривать газо-пылевые облака схожего состава. При этом, еще раз напомним, надо учитывать, что гелий и водород в космосе фактически газами не являются. Их атомы или молекулы нужно рассматривать как максимально вырожденный по плотности газ, а еще правильнее – как атомарную пыль. Далее так и поступим.

Следуя логике и аргументации авторов пылевой гипотезы, исходное облако начинает уплотняться в центре (в недрах), и соответствующим образом разогреваться в этой центральной области, называемой ядром. Действительно, всякое конечное облако имеет центр массы и подвержено силе притяжения, направленной к этому центру. В этих условиях облако, в конце концов, должно сжаться в нечто очень малое по сравнению с начальными размерами: в планету, в звезду или в мистическую черную дыру. Но, чтобы это произошло, в облаке должны отсутствовать внутренние движения, которые могут как угодно сильно исказить ожидаемый конечный результат. Похоже, авторы просто пренебрегают этим эффектом, ведь всегда можно задать желаемые параметры облака, исходя из известного конечного результата.

Характер процесса сжатия, а также его продолжительность, авторы гипотезы  не исследуют. Для них совершенно очевидно, что звезда неизбежно формируется в  барицентре облака – этого им вполне достаточно.
 
Но процессами гравитационной конденсации космической пыли заинтересовался независимый исследователь К.К. Хайдаров, который на основании своих исследований [3] пришел к выводу, что для формирования Галактики из пыли необходимы триллионы лет, что несовместимо с теорией Большого Взрыва. Этого вывода вполне достаточно, чтобы получить от РАН ярлык лжеученого.
 
Вздорность фантасмагории, называемой теорией Большого взрыва, рассчитанной на эпатаж обывателя, настолько очевидна, что научная критика её построений просто неприлична. Как неприлична научная критика фокусников, официально зарабатывающих себе на жизнь иллюзией нарушения законов логики.


Внесем в процесс сжатия облака доступную определенность, и попробуем выявить особенности процесса сжатия, которые можно было бы наблюдать с Земли. Применим для этого стандартный прием – метод нулевого приближения.

Предположим, что исходное облако представляет шар, образованный взаимно неподвижными пылинками с равномерной плотностью распределения. По закону всемирного тяготения, применительно к шарообразным объектам, сила, действующая на каждую пылинку с массой m, в начальный момент определяется выражением:

F=GmM/R^2=GmpV/R^2=Gmp4#R^3/3R^2=Gmp4#R/3=kpmR, (1)

где  М – масса облака, заключенного в сферу с радиусом R; R – расстояние, на котором находится пылинка; p - плотность облака, # - число пи, k – гравитационно-геометрическая константа, а V - объем внутренней сферы с радиусом R. Здесь привычная классическая формула просто преобразована к виду, где тяготеющая масса облака выражена через его объем и плотность, и учтено, что часть облака за радиусом избранной точки не создает во внутренней части сферы гравитационной напряженности. Как видно, гравитационная напряженность в пылевом облаке прямо пропорциональна радиусу, на котором находится пылинка. Значит, периферийные пылинки испытывают максимальное притяжение, а в центральной области их притяжение практически равно нулю. Таким образом, пылинки внешнего слоя в процессе ускоренного падения к центру облака будут догонять и перегонять близлежащие внутренние пылинки. Облако начнет сжиматься, уплотняясь на периферии гораздо быстрее, чем в центре, т.е. облако начнет превращаться из изотропного шара в сферу, неравномерно заполненную пылью. Выражение (1) уже не будет  описывать движение пылинок в облаке, т.к. плотность облака перестанет быть равномерной и постоянной.

Через некоторое время после начала сжатия внешние пылинки периферийного слоя начнут обгонять близлежащие внутренние. При этом пылинки начнут сталкиваться между собой, и периферийная часть облака начнет постепенно разогреваться, т.е. приобретать хаотическую составляющую своего движения. Вещество облака по мере уплотнения всё более и более будет подчиняться статистике Больцмана, т.е. становиться классическим газо-пылевым облаком. Хаотическое (тепловое) движение, отбирая энергию от линейного падения, несколько замедлит скорость сжатия облака.

Ранний разогрев периферии облака вызовет раннее тепловое излучение с большой поверхности всего облака. Этот эффект уменьшит начальную температуру ядра будущей протозвезды. А на сколько уменьшит – это необходимо считать, исходя из конкретных параметров облака.

Когда радиус сжимающегося облака уменьшится до размера, при котором внутренняя граница периферийного, постоянно утолщающегося слоя, сомкнется в центре облака, в центральной области облака начнут сталкиваться пылинки с противоположным направлением падения, что вызовет  более интенсивный разогрев центральной области пылевого облака. Этот разогрев называют гравитационным. Его можно рассчитать, приравняв кинетическую энергию падения частиц к тепловой энергии частиц после прекращения падения. Стандартной ошибкой таких расчетов является молчаливое соглашение, что вся масса облака падает от его внешней границы и до самого центра, тогда как падение происходит со всех радиусов и только до поверхности ядра протозвезды. Кроме того, при этих расчетах вместо кинетической энергии падения используется потенциальная энергия пылинок исходного облака, т.е. не учитывается энергия, излученная за время сжатия. Результатом таких ошибок является значительное завышение начальной температуры протозвезды. Происхождение ошибки весьма прозрачно –  теоретики заинтересованы получить как можно более высокую температуру, необходимую им для обоснования начала желаемой термоядерной реакции.

Когда интенсивное падение всех пылинок облака к его центру прекратится, это будет означать, что звезда, которую в этот момент принято называть протозвездой, сформирована с соответствующей массой, плотностью и начальной температурой, определяемой энергией гравитационного сжатия. Эти параметры являются стартовыми для начала эволюции звезды.
 
Рассмотренная модель нулевого приближения никогда не реализуется в природе, т.к. не существует процессов способных создать однородное облако из неподвижных пылинок. Но произведенный анализ уже позволяет избежать некоторых ошибок, допускаемых при разработке сценариев для более реальных моделей. Самая существенная из этих ошибок та, что облако начинает уплотняться от центра. Структура многих наблюдаемых космических облачностей подтверждает вывод о начальном, периферийном уплотнении облаков, см. фото 1, планетарная туманность Эскимос (Eskimo) - NGC 2392.
Там же, где этот эффект не заметен, он всё равно действует, но замаскирован энергичным внутренним движением вещества в облаке.

Вполне возможно, что некоторая часть расширяющегося облака безвозвратно рассеется в космосе, а некоторая - сожмется в барицентре, чтобы возродить звезду уже в новом качестве, что также наблюдается в планетарной туманности Эскимос, фото 1.

На снимке четко различимы отделяющаяся оболочка и внутренняя часть облака с уже сформировавшимся периферийным уплотнением.
 
Фрагментарные периферийные уплотнения просматриваются на многих фотографиях космических облаков.

Расширим наше нулевое приближение и учтем начальное вращение облака вокруг некоторой его оси. Учитывать это явление очень трудно, а задать начальные параметры, исходя из реальных условий, еще труднее. В качестве первого, и всё еще очень грубого, приближения допустим, что облако в начальный момент вращается как тело, собранное из колец, вращающихся с разной угловой скоростью. Это допущение вызовет эллиптическую деформацию облака, т.к. благодаря центробежной силе скорость падения пыли на экваторе будет самой медленной. Облако трансформируется сначала в эллипсоид вращения, а затем в уплощенный диск, в центре которого сформирован зародыш протозвезды, собранный из столба приосевого вещества облака.

При достижении определенного радиуса сжимающегося облака, зависящего от начальной скорости вращения облака, а также от начальных размеров и плотности облака, скорость обращения экваториального вещества может достичь первой космической скорости, т.е. сила притяжения и центробежная сила сравняются по величине.
 
Если экваториальное вещество не «упадет» на звезду, то оно, в конце концов, окажется на стационарной орбите и сформирует пылевые кольца, по типу колец Сатурна. Такие звезды обнаружены совсем недавно, их классифицируют как «коричневых карликов». По сообщению Рэя Джаявардханы из Мичиганского университета, около половины исследованных коричневых карликов, по-видимому, окружены подобными дисками.
 
Математики от астрофизики уже давно рассчитали, что такие образования (диски) являются неустойчивыми, и должны трансформироваться в компактные спутники и планеты. Но действительность не подтверждает эти прогнозы. Вероятнее всего это связано с ошибкой в исходных предположениях астрофизиков о параметрах конденсации пылевого и астероидного вещества, влияющих на скорость конденсации. При малых размерах твердые тела имеют практически нулевую способность к объединению и укрупнению, т.е. к образованию центров аккреции. Возможно прав Хайдаров, время трансформации колец в планеты так велико, что мы не можем пока обнаружить этот процесс. В результате прогноз математиков тихо исчез из предлагаемых гипотез и моделей.

Итак, кольца наших планет-гигантов и кольца, обнаруженных недавно коричневых карликов (из ряда звезд), существуют миллиарды лет. Однако, вопреки этому положению, планеты Солнечной системы каким-то образом сформировались. А структура и параметры Солнечной системы являются естественными и достоверными критериями для проверки любых гипотез. Значит, существует фактор, обеспечивающий ускоренное формирование планет. Но этот фактор принятыми гипотезами не учитывается.

Совершенно ясно, что без процесса аккреции планету из пояса астероидов создать невозможно. Но, как мы выяснили, ядро аккреции из твердых малых тел образуется очень неохотно. Необходимый для начала аккреции достаточно крупный объект может быть образован процессом конденсации жидких и вязких тел, т.е. горячих. Авторы пылевой концепции уже осознали это, и обратились к горячему распыленному веществу (плазме), образующемуся на определенной фазе Большого Взрыва. Но эта соломинка помогает только звездам первого поколения. Вся вторичная пыль, возникающая при взрыве сверхновых или другим образом, горячей уже считаться не может.

Таким образом, логика и реальность требуют, чтобы космическое вещество, сформировавшее Солнечную систему, на каком-то этапе должно быть полностью расплавленным, т.е. горячим.
 
Фотографии  астероидов свидетельствуют, что все они либо оплавлены, либо явно сформированы из расплава. Кроме того, все крупные спутники и малые планеты сохранили следы метеоритных столкновений, оставленных именно на застывающей коре жидких еще планет. Сама форма планет и спутников не оставляет сомнений в их расплавленном состоянии в прошлом.

Примером аккреции (в форме слияния) уже застывшего твердого тела с другим, еще расплавленным, является облик Атласа, спутника Сатурна, см. фото 2, компьютерную обработку фотографии Атласа (НАСА), заимствованную в Интернет.

 
Приведенные аргументы не опровергают принципиальную возможность создания звезд из газо-пылевых облаков, но отрицают такую возможность конкретно для Солнечной системы и подавляющей части звезд Галактики. Если бы большинство звезд было сформировано из облаков, то и все галактики надо считать произошедшими из облаков. Однако пересекающиеся и эллиптические траектории звезд в шаровых скоплениях и в балджах галактик трудно совместить с представлениями о возможной динамике исходных облаков. На основе пылевой концепции более-менее удовлетворительно построена гипотеза формирования только отдельной одинокой звезды. Попытка применения пылевой концепции к двойным звездам и звездам, обладающим планетной системой типа солнечной, приводят к полному краху идеи, т.к. те уловки и ухищрения, которые изобретаются для обоснования универсальной пылевой гипотезы, даже притянутыми за уши назвать трудно.

Итак, из совокупности теоретических наработок и реальных наблюдений следует, что Солнечная система не могла быть образована из облака. Пылевой механизм не может сформировать эллиптические траектории комет, а их огромное количество. Их так много, что причиной существования комет не может быть захват галактических объектов. В противном случае мы бы наблюдали не только кометы, движущиеся по эллиптическим орбитам, но и пролетающие кометы, которые не наблюдаются. Пылевой механизм также не может сформировать планеты и астероиды, состоящие преимущественно из тяжелого вещества, и несовместим с существованием большого количества двойных оплавленных астероидов в Солнечной системе.

Наблюдаемые процессы истечения вещества из ядер галактик являются только одной из множества возможных, но еще не обнаруженных, механизмов горячего формирования галактик.

Один из возможных горячих сценариев образования Солнечной системы из вещества, выброшенного активным галактическим ядром, представлен в авторской работе «Формирование звезд типа Солнца в составе спиральных галактик» [4].

Энергетическая возможность таких выбросов обоснована в другой авторской работе «Концепция физической модели квантовой гравитации» [5].  Дело в том, что концепция квантовой структуры материи приводит к выводу о неизбежной зависимости гравитационных свойств вещества от скорости движения этого вещества относительно квантового пространства. Эта зависимость описывается законом: mгр=  mи(1- v^2/c^2),   где mи– масса инерции, являющаяся инвариантом для всех форм движения, а с – скорость света. В этом случае, субсветовой выброс из ядра Галактики, имея полноценный импульс инерции, соответствующий скорости близкой к скорости света, испытывает ослабленное гравитационное торможение, особенно в начальной, субсветовой стадии. Этот эффект в комплексе с другими эффектами позволяет выбросу выйти на орбиту, близкую к круговой.

Вращающийся выброс быстро трансформируется в уплощенный, широкий диск, который как парус захватывает ветер излучения ядра галактики. Вещество ветра не имеет собственного момента вращения, и в процессе эволюции выброса практически всё оказывается собранным в составе звезды, что и определяет дефицит её момента вращения.


На основании современных методик измерения, Солнце в настоящее время считается состоящим из 70% водорода и 28% гелия. В результате предполагаемой на Солнце термоядерной реакцией синтеза гелия, процентное содержание водорода на Солнце будет неуклонно уменьшаться, а гелия – возрастать. В конце этого процесса, Солнце практически превратится в гелиевую звезду. Затем, следуя разработкам теоретиков звездной энергетики, Солнце будет, последовательно меняя тип термоядерных реакций, изменять свой элементный состав, и потухнет в качестве железной звезды. На этом пути с Солнцем будут происходить различные катаклизмы и внешние преображения. Закончится же эволюция Солнца взрывом сверхновой с образованием космического облака и нейтронной звезды в его центре.

Получается, что все нейтронные звезды, не смотря на сверхплотность своего вещества, на порядок легче стандартных звезд – исходных объектов.

Итак, старение звезд сопровождается естественным уменьшением содержания водорода. Однако, наблюдения за звездами, относящимися к главной последовательности, свидетельствует об обратном – о росте содержания водорода по мере старения звезды. Состав оболочки красного гиганта, падающей на белый карлик в момент коллапса, по сведениям из справочников, типичен для внешних оболочек звёзд главной последовательности и по современным оценкам содержит более 90 % водорода. Но такое положение в корне противоречит представлению о реализуемой последовательности термоядерных реакций на звездах. Однако, это противоречие не смущает теоретиков звездной энергетики. Не смущает их и то обстоятельство, что в просторах космоса не обнаружено ни одной углеродной или  кремниевой  звезды, не говоря уже о железных или других звездах, состоящих из тяжелого вещества.
Но самой главной проблемой термоядерного синтеза гелия является то, что для синтеза гелия необходимо «столкновение» двух ядер дейтерия, или одномоментное столкновение четырех нуклонов: двух протонов и двух нейтронов, что практически невероятно. Но ни дейтерия, ни нейтронов в составе звезд не обнаруживается. Остается единственная возможность для реализации синтеза гелия из водорода – это двухступенчатая реакция: сначала, синтез изотопа гелия из двух протонов с последующим поглощением протоном ядра одного электрона из вещества звезды и превращением изотопа гелия в дейтерий, а затем, но почти моментально, уже желаемая реакция синтеза гелия. И всё это в условиях мощнейшего, жесткого излучения, якобы сопровождающего эти реакции синтеза.
Ни одна термоядерная реакция синтеза из тех, что образуют последовательность звездных реакций, не реализована в лабораторных условиях или на полигоне. Однако, не имея надежных знаний о структуре атомного ядра, теоретиками разработана целая цепь термоядерных реакций, якобы протекающих на звездах. Эта последовательность термоядерных реакций, основанная на сомнительном утверждении Эйнштейна об увеличении массы вещества при придании телу дополнительной энергии,  положена в основу официальной теории эволюции звезд.

Сравним наши представления о физической природе энергетики ядерной реакции расщепления и энергетики реакции синтеза.

Ядро атома, скрепленное из нейтронов и отталкивающихся протонов,  явно является напряженной конструкцией, т.е. носителем потенциальной энергии деформированного электрического поля. Какая сила удерживает напряженное состояние ядра атома? Это или поле сильного взаимодействия (значительно превосходящее кулоновское поле)  с ничтожным радиусом действия (официальная гипотеза),  или это некая сила, реализующая принцип защелки (гипотеза, которая не рассматривается вовсе).
 
Силы, способные исполнять роль защелки, в арсенале взаимодействий нуклонов имеется – это спин-спиновые и магнитные взаимодействия. При условии, что нейтрон создает тень в кулоновском поле протона, механизм действия такой защелки прост и естествен. Спрашивается, зачем гармоничной природе понадобился спин, в чем его сокровенное предназначение, если не для формирования сложной конструкции атомного ядра. Другого  достойного применения пока не видно.

При нарушении устойчивости ядра атома по причине естественных колебаний его конструкции или по причине вторжения постороннего нуклона, его положительно заряженные осколки разлетаются под действием кулоновских сил, освобождая огромную энергию, легко и естественно трансформируемую в тепло. Физический смысл ядерной энергетики расщепления прост и прозрачен.
А как дела с физическим смыслом термоядерной энергетики? Здесь всё не просто. Для начала термоядерной реакции необходимо выполнение наиважнейшего условия - первоначального сближения топливных заготовок (нуклонов) до критического расстояния, на котором начинает действовать сильное взаимодействие. А это масштаб атомного ядра. Этого сближения можно достичь двумя способами: либо сжать ядерное вещество до неимоверной плотности, либо ускорить протоны до скорости, при которой они способны преодолеть барьер кулоновского отталкивания. Но, даже сообщив протону достаточную скорость, необходимо чтобы он попал почти точно в центр другого протона, или иной топливной заготовки. Вероятность такого попадания ничтожна. Эту вероятность вполне можно оценить, и таким способом рассчитать к.п.д. пускового процесса, в качестве которого в водородной бомбе используется ядерный взрыв урановой бомбы. Соответствующие расчеты в доступных изданиях  не опубликованы, но постулируется, что в центре звезд условия, необходимые для реакции синтеза, реализуются.
 Для выяснения параметров водородной бомбы можно сначала принять к.п.д. взрыва равным 100%, т.е. предположить, что все ядра дейтерия столкнутся так как надо, и рассчитать для этого случая максимальную энергию термоядерного заряда, и затем по реальному результату узнать действительный к.п.д.  По этой методике, и советские, и американские исследователи получили парадоксальный результат: к.п.д. получался в несколько раз (от 3 до 8) больше, чем 100%.  Таким образом, измеряемый дефект массы термоядерного заряда, превращенный в энергию по формуле Е= dmc^2, где dm – дефект массы, в несколько раз меньше выделяемой энергии. Повод для размышления.
Но вернемся к физическому смыслу термоядерной энергии. Предположим, что ядра дейтерия удалось сблизить на нужное расстояние. Что дальше? Расстояние между заготовками приблизительно равно диаметру атомного ядра. Путь, который могут пройти нуклоны для своего окончательного объединения в ядро гелия – ничтожен. Энергия же, получаемая ими на этом пути от поля сильного взаимодействия,  предположительно, огромна; и вся она должна высвободиться, превратившись в тепловую или электрическую энергию. Каким образом? Каков механизм этого превращения? Ответ предлагается только один. В результате реакции синтеза формируется жесткое излучение огромной мощности, которое необходимо превратить в тепло. В условиях звезды это происходит якобы за счет многократного поглощения и переизлучения жестких фотонов.
Первый же эксперимент реакции ядерного синтеза, проведенный в лабораторных условиях, поставил сразу несколько проблемных вопросов. Речь о синтезе кислорода путем бомбардировки азота ядрами гелия.
 
Во-первых, скорость используемых ядер гелия много меньше, чем требуется для преодоления кулоновского барьера, и таким образом, основания для наблюдаемой реакции синтеза вообще отсутствуют. Но реакция наблюдается. Парадокс.

Во-вторых, никакого жесткого излучения при реакции не обнаруживается.

Первая проблема была решена излюбленным приемом квантовых теоретиков, т.е. подбором математических интерпретаций. Теоретики предложили рассматривать ядра гелия как волновую функцию, что при некоторых дополнительных предположениях позволило объяснить частичное проникновение  альфа-частиц сквозь кулоновский барьер ядра азота.

За перипетиями решения первой проблемы, про вторую проблему просто «забыли».
При жестком излучении нуклоны или их исходные конструкции должны сближаться (в синтезируемое ядро) с субсветовой скоростью, и это при стартовой скорости близкой к нулю. А какие силы остановят инерцию субсветовых нуклонов? Когда излучается жесткий фотон? В момент разгона, или в момент торможения? А может, нет никакого разгона, и вещество нуклонов непосредственно превращается в симметричное излучение? Это третий проблемный вопрос ядерного синтеза обусловленного сильным взаимодействием, который даже не сформулирован.
На основании выше изложенного, а также на основании материала не изложенного здесь, модель термоядерной реакции, сопровождаемой выделением энергии  Е=dmc^2, где dm – дефект массы, вызывает обоснованное недоверие и интуитивное неприятие.
Допустим, что Эйнштейн прав, и правы теоретики звездной энергетики. Однако, наблюдаемый спектр излучения Солнца ничего общего с ожидаемым  спектром термоядерной реакции не имеет. Но, как уже было сказано, проблема разрешается просто. Жесткое излучение солнечного ядра, многократно поглощаясь и вновь излучаясь, постепенно преобразуется в то, что мы наблюдаем.  Красота. Эйнштейн говорил, что из двух предложенных гипотез нужно отдавать предпочтение более красивой. Но способен ли водород Солнца поглощать жесткое излучение ядра гелия, и уже порциями излучать его вновь с пониженной энергией фотонов? Вопрос из наивно-неприличных. Если максимум излучения Солнца наблюдается в зеленой части спектра (экспериментальный факт) – значит, жесткое излучение его ядра преобразовывается к такому виду. А наличие гелия свидетельствует, что необходимые нейтроны образуются в нужном месте по потребности.
Казалось бы, теоретики могут торжествовать. Но есть одно обстоятельство, которое всё ставит под сомнение. При взрыве водородной бомбы нет условий для многократного поглощения и многократного переизлучения жестких фотонов, т.е. огромное жесткое излучение должно проявляться непосредственно. Но реально получаемый спектр взрыва не содержит жесткого излучения соответствующей интенсивности, т.е. признаков термоядерного синтеза нет. А все обнаруживаемые признаки свидетельствуют об интенсивной, значительно превышающей расчетные значения, реакции расщепления. Тем самым модель сильного взаимодействия теряет главную экспериментальную опору. 
Экспериментальным подтверждением существования сильного взаимодействия могли бы стать реакции синтеза, обнаруженные в коллайдерах при столкновении протонов или ионов. Но еще ни разу в коллайдерах не была зафиксирована реакция синтеза.

Что происходит в коллайдерах? Частицы с одинаковым зарядом, протоны или ионы, движутся навстречу друг другу со скоростью, близкой к скорости света. Если встречные траектории соответствуют лобовому столкновению, то встречная взаимная скорость протонов гасится кулоновским полем. Если начальная скорость протонов достаточно велика, то при торможении они сближаются так близко, что должны попадать в зону сильного взаимодействия. Далее события должны развиваться по сценарию термоядерной реакции синтеза. А в термоядерной реакции протоны должны объединиться в ядро изотопа гелия, т.к. для образования полноценного ядра не хватает двух нейтронов. Но этого объединения не происходит. Однако экспериментаторы на коллайдерах и не ждут образования ядер спаренных протонов. То ли они не верят в существование сильного взаимодействия вообще, то ли считают, что без нужного количества нейтронов сильное взаимодействие не работает, т.е. является свойством системным. Так или иначе, эффекта образования спаренных протонов в коллайдерах не зафиксировано ни при каких энергиях разгона протонов. А ведь это полная имитация термоядерной реакции на водородных звездах.

Получается, что вся цепь придуманных термоядерных реакций синтеза тяжелого вещества является результатом теоретических расчетов, основанных на очень сомнительных (скорее всего, на ошибочных) предположениях.
И все-таки, основная масса наблюдаемых звезд Вселенной состоит из водорода и гелия. А что первично? Или другими словами: что является топливом? Выбрали водород – и утвердились в этом. Основываясь на ТО Эйнштейна, получили, что до железа термоядерные реакции идут с выделением энергии, а за железом – наоборот. (И это при том, что дефект массы не имеет инверсий). Но такое положение должно привести к перенасыщению Вселенной гелием и последующими элементами, вплоть до железа. Однако этого не наблюдается. Приходится предположить, что мы наблюдаем очень молодую Вселенную. Но тогда дальние галактики должны иметь гелий в количестве, зависящим от расстояния, а именно, чем дальше галактика, тем меньше должно быть гелия. Но и этого не наблюдается. Разумное предположение только одно: водород является не топливом, а продуктом горения.
При обилии проблем, связанных с термоядерным синтезом в качестве основного источника энергии звезд, естественно появляется желание рассмотреть точку зрения астрофизиков, считающих, что на звездах идет не синтез гелия, а его расщепление на водород.
 
Для производства гелия и других тяжелых элементов в этом случае вариантов совсем немного - это недра ядер галактик.

В этом варианте получается, что дефект массы любой системы связан с её напряженным состоянием. Или иначе, дефект массы всегда свидетельствует, что данная система является носителем скрытой энергии, а вовсе не результатом предыдущей потери энергии, т.е. предшествующего излучения.

Исторически сложилось, что одно из уникальных свойств атомов, а именно, высочайший стандарт собственных параметров, присущих конкретному элементу таблицы Менделеева, осталось без достойного внимания. Несомненно, химические и физические свойства элементов, определяются тонкой структурой электронных оболочек. Но что конкретно заставляет любой атом с данным составом нуклонов и электронов формировать жестко нормализованные нуклонно-электронные конфигурации? Сейчас всё отдано на откуп принципу Паули. Но принцип Паули, как и все квантовые законы, только приблизительно описывает конечный результат, и не определяет динамику нуклонов и электронов, тем более их тонких структур.

Строго определенное формирование и поддержание тонкой структуры динамичной электронной оболочки может выполнять только жесткая и очень конкретная конструкция объемного и несимметричного атомного ядра. Обратим внимание на тот факт, что ядро атома плавает в электрическом поле кокона электронов. Ядро, как носитель информации стандарта атома, оберегается от чрезмерных точечных ударных перегрузок. Любое движение вещества, даже при ядерном взрыве, начинается со смещения электронных оболочек, и лишь затем под действием интегральных кулоновских сил оболочки, источник которых всегда достаточно отстранен от нуклонов ядра, начинают достаточно плавно смещаться и ядра атомов. Капельная модель ядра не нуждается в таком бережном обращении, но она не может служить надежным источником, стандартизующих воздействий на электронные оболочки. Последние исследования структуры атомных ядер подтверждают предположение об ажурной конструкции ядер, собираемых всего из двух стандартных блоков: ядер дейтерия и вспомогательных нейтронов. Ядра дейтерия в свою очередь формируют более сложный стандартный блок – альфа-частицы (ядро гелия). Ажурную конструкцию ядер можно было заподозрить и раньше, по типичному альфа-излучению.

Ажурная конструкция ядер атомов принципиально не противоречит предположению, что в звездах идет синтез гелия. Но синтез более сложных ажурных анизотропных ядер в условиях сверхвысоких температур представляется невероятным. В этом случае необходимо не только сблизить заготовки будущего ядра, но явно необходима их определенная ориентация и скорость сближения, чтобы обеспечивать сохранность ажурных конструкций. Кроме того, невозможно представить, как  и на каком этапе вновь созданное ажурное ядро излучит огромную энергию. Приписывать природе столь вычурное решение могут только авторы гипотез не признающие всеобщую гармонию Мира, т.е. отрицающие философские принципы и философские методики.


Отказ от идеи внутриядерного сильного взаимодействия, на которой построена теория атомного ядра, требует альтернативного обоснования возникновения в природе тяжелых элементов. Один из возможных процессов можно представить следующим образом.

Во вращающемся галактическом ядре вещество находится в состоянии сверхплотной стабилизированной плазмы. В этих условиях, за счет случайных спин-спиновых и магнитных взаимодействий постоянно образуются и разрушаются всевозможные объемные конструкции из нуклонов. Пока эти ажурные образования (протовещество) плавают в плазме галактического ядра, они не испытывают значительных напряжений на разрыв, вызываемых кулоновскими полями. При этом, всевозможные объемные конструкции имеют различную прочность. Определенная часть этих конструкций обладает повышенной прочностью и является ядрами атомов элементов таблицы Менделеева. При благоприятных условиях (например, в стволе экваториального стабильного смерча) в зоне локального разрежения вещества, прочные ядра атомов формируют электронные оболочки - и атомарное вещество резко увеличивается в объеме. Возникший перепад давления выталкивает атомарное вещество (заготовку будущей звезды) вместе с протовеществом ядра, т.е. вместе с плотной протонной плазмой, по стволу смерча в ближний космос.

Вне ядра плотное и вращающееся вещество выброса стремительно расширяется и превращается в огромный диск, который как парус захватывает плазменный ветер, излучаемый ядром галактики. Этот  ветер и уносит выброс на предназначенное звезде место. Чисто инерционным силам формирование квазикруговых орбит звезд недоступно.

Тяжелое атомарное вещество вращающегося выброса формирует планеты, а захваченное вещество ветра (водород и гелий), не имеющего момента вращения, вместе с веществом центральной части выброса формирует звезду. Слабые конструкции ажурного протовещества, не входящие в таблицу Менделеева, вне протонного бульона разрываются кулоновским полем на ядра водорода, гелия и другие прочные образования. Более подробно процесс описан в [5].

Таким образом, все элементы произведенного тяжелого вещества получаются напряженными нуклонными конструкциями, несущими в себе запасенную энергию гравитационного сжатия, трансформированную в энергию кулоновского поля. Полностью или частично освободить эту энергию можно расщеплением сложных ядер на более простые, вплоть до ядер водорода.

Весь набор ядерных процессов синтеза в центральном ядре галактики в этом случае можно рассматривать как аналог процесса фотосинтеза. Фотосинтез консервирует фотонную энергию, создавая сложные биологические конструкции с запасенной энергией. Синтез нуклонов в ядра атомов консервирует гравитационную энергию, создавая сложные напряженные конструкции атомов. Эти два  процесса реализуют консервацию энергии с возможностью её перемещения (распространения) в законсервированном виде, и обеспечивают тем самым локализованное уменьшение энтропии, необходимое для равновесия Вселенной.

Наша Солнечная система по всем своим параметрам подходит под концепцию  выброса из ядра галактики. А это в первую очередь означает, что возраст Солнца равен возрасту планет. Этот вывод удивит не всех астрофизиков, некоторых скорее обрадует, т.к. такие оценки уже имеются, и они ставят в тупик ортодоксальных исследователей.

Вращающийся выброс из ядра галактики создает планетную систему звезды с траекториями планет близкими к круговым. Более подробно предположительный и непротиворечивый процесс-сценарий образования Солнечной системы изложен в [4].
 
Все разрабатываемые теории эволюции звезд опираются на фактические данные, получаемые методом удаленного наблюдения. Дополнительные характеристики звезд получаются методом расчета на основе измеренных параметров с использованием постулируемой модели. Это один из общепринятых научных методов.

Для Солнца имеем следующие измеренные параметры: диаметр – 1 392 000 км, масса  М=2*1030 кг, средняя плотность – 1,4 г/см.куб, температура поверхности – 5 800 град. К, мощность излучения – 386 миллиардов мегаватт.
 
К рассчитанным параметрам относятся: температура в центре – 13 600 000;К, плотность ядра (около 10% объема) - 160 г/см.куб и др.

Эти параметры нам сообщают энциклопедические справочники, но без ссылок на модель, используемую при расчетах. Факт достойный сожаления. Но если принять во внимание обязательную единственность официальной модели, то всё находит логическое объяснение. Проясним и оценим ситуацию.

Солнце каждую секунду излучает в пространство некоторое количество энергии, и при этом находится в динамическом равновесии. Чтобы реализовать этот режим необходимо наличие в Солнце активного источника энергии, равного по мощности излучаемой энергии. Вариантов гипотетических источников несколько, но официальная теория признает только один – термоядерный синтез гелия в центральной области Солнца. Если задать некоторую разумную зависимость теплопроводности вещества Солнца в зависимости от радиуса, то, исходя из условия динамического равновесия, можно посчитать его температуру в центральной области, что и сделано.

Итак, источником энергии из общих соображений, и в соответствии с официальной моделью, назначен природный термоядерный реактор. Казалось бы, всё сходится. Однако, при более пристальном рассмотрении возникают вопросы. Например, каков механизм стабилизации термоядерного процесса?
 
В результате термоядерной реакции водород перерабатывается в гелий. Спрашивается, каким образом нормированное количество протонов и нейтронов поставляется в зону реактора, и как отводится гелий? Огромной силы жесткое излучение реактора создаст гигантское давление на вещество вне зоны синтеза, а она составляет 90% массы Солнца. Это направленное давление изолирует вещество оболочки (водород) от зоны центрального реактора.
 
Принятая модель термоядерного источника энергии неизбежно приводит к выводу о необходимости смены типа реакции синтеза, происходящей через определенное время. При этом авторам модели приходится расширить зону реактора на весь объем Солнца. Если отсутствует объемный отвод тепла, то такой процесс приводит к неминуемому взрыву. Теоретики для защиты этого варианта придумали замечательный природный спецэффект. При реакции ядерного синтеза, занимающего весь объем звезды, происходит нейтринное излучение, которое нормировано (как надо) охлаждает весь объем природного реактора, поддерживая равную и стабильную температуру по всему объему. Мощность объемного нейтринного охлаждения (излучения) должна многократно превосходить  мощность поверхностного излучения звезды, что делает к.п.д. фотонного излучения в объемном реакторе ничтожным, многократно сокращая жизнь звезды. Придуманный эффект явно из обоймы идей, рождающихся в процессе мозговой атаки, которая поощряет вздорные высказывания.

Круг вопросов к ядерному синтезу, как источнику энергии звезд, можно расширить. Однако остановимся, и зададимся другим вопросом: а есть ли другой вариант.
 
Альтернатива существует, это  поверхностный реактор (это вторая возможная и не обсуждаемая модель звезды).

Особенностью поверхностного естественного реактора, работающего в стабильном режиме, является необходимое постоянство температуры внутренней части реактора.  В этом случае внутренняя часть реактора является термостатом для топливного склада, и природе не требуется создавать и поддерживать чудовищно высокую  температуру. Оптимальная температура предполагаемой ядерной реакции определяет температуру оболочки звезды и известна из наблюдений, она устанавливается самопроизвольно из условий стабилизации равновесного излучения и не может обеспечить реакцию синтеза. Таким образом, поверхностным ядерным реактором может быть только реактор, действующий на расщеплении гелия, т.к. никакого другого топлива не наблюдается. Наработанный водород в этом случае частично излучается  в качестве солнечного ветра, а частично создает защитно-дозирующий барьер между топливным складом гелия и между активной зоной реактора. Водородный барьер выполняет функцию отрицательной обратной связи. Чем больше интенсивность реакции и продуктивность наработки водорода, тем толще изолирующий слой, и тем меньше подача топлива (гелия) из внутренней области Солнца.
 
Эта модель была бы весьма привлекательной, если бы ни один её недостаток – нет определенности в механизме локализации реакции расщепления, а именно, почему реакция распада гелия идет на поверхности звезды и не идет во внутренней области. Гипотез можно предложить несколько, но ни одна из них  не будет экспериментально обоснована. Для предложения полностью обоснованной модели необходимо приступить к исследованию особенностей реакции расщепления гелия.

Одним из возможных механизмов локализации и стабилизации излучаемой энергии звезды может быть существование особой точки температуры, при которой идут одновременно два встречных процесса, отличающихся наклоном температурной зависимости.  Первый - выделяющий энергию распад гелия, и второй – поглощающий энергию синтез гелия и синтез других тяжелых элементов. Стабильный избыток энергии встречных процессов определяет поверхностное излучение звезды.

Температурная зависимость интенсивности этих процессов должна обеспечивать  стабильное динамическое равновесие. Для этого необходимо всего лишь, чтобы при некоторой критической температуре резко повышалась интенсивность процесса синтеза по сравнению с процессом ядерного распада.

Для реализации предложенного механизма необходимо отказаться, хотя бы гипотетически, от существования сильного взаимодействия. А это,  при современных отношениях в науке, практически невозможно.

Проведенный анализ не претендует на полноту исследования и не призывает к отмене сомнительных авторитарных установок. Однако анализ вскрывает богатство научного материала, отброшенного официальными гипотезами, преподносимыми в качестве  фундаментальных теорий. Рассматриваемая проблема так глубока и обширна, что даже для уточнения контуров предполагаемых решений требует деликатного системного подхода. Особенность рассматриваемой проблемы в том, что любое предложенное её решение в принципе не может быть обеспечено достаточным количеством наблюдаемых данных, не говоря уже об экспериментальной проверке. Ни один авторитет не может и не должен претендовать на полное и окончательное решение проблемы. Любой сценарий эволюции Вселенной может только совершенствоваться во времени по мере накопления наблюдательных данных.

При таком подходе разумно развивать как можно больше независимых гипотез, присваивая им соответствующие рейтинги, предоставляя это право авторам гипотез и производя это в открытых дискуссиях.

Нижний Новгород.

Контакт с автором: vleonovich@yandex.ru

С другими публикациями автора можно познакомиться на странице http://www.proza.ru/avtor/vleonovich сайта ПРОЗА.РУ.


Источники информации

1. Амбарцумян В. A. / Нестационарные явления в мире звезд и галактик/, доклад академика на Общем собрании Академии наук СССР, при вручении ему Золотой медали им. М.В.Ломоносова.
2. Сурдин В.Г. /Меж звезд и планет/, Интернет.
3. Хайдарав К.К. /Происхождение Солнца и планет/ Интернет, http://bourabai.kz/solar.htm
4. Леонович В.Н./ Формирование звезд типа Солнца в составе спиральных галактик/ Интернет, Научно-техническая библиотека SciTecLibrary, http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10304.html .
5. Леонович В.Н. /Концепция физической модели квантовой гравитации/ Интернет, Научно-техническая библиотека SciTecLibrary, http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10168.html , 2010г.
6. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д.  /Происхождение галактик и звезд/ Издательство "Наука", 2005 г.
7. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983.