Рудольф Киппенхан - Рудольф Киппенхан 100 миллиардов солнц - Рождение, жизнь и смерть звезд

На сегодняшний день турбулентные движения в жидкостях и газах относятся к наименее изученным физическим процессам, хотя примеры их нам хорошо известны. Струя, вытекающая под большим напором из водопроводного крана, не является однородной: внутри нее вода движется очень сложным и непредсказуемым образом. Другой пример турбулентного, нерегулярного движения жидкости — струйка лесного родника. То, что при вращении диска, из которого должна образоваться звезда, турбулентность может играть важную роль, показал еще фон Вайцзеккер в годы второй мировой войны. В конце 40-х — начале 50-х годов под его руководством в Гёттингене над этой проблемой работала группа молодых физиков. В их числе был Реймар Люст, нынешний президент Общества Макса Планка, посвятивший свою докторскую диссертацию переносу момента импульса во вращающемся газовом диске. В 1979 г. на компьютерной модели Чарнутер показал, что в диске может образоваться центральное ядро, а из него-звезда, если благодаря турбулентному движению вещества в диске происходит разделение момента импульса. К сожалению, о турбулентных движениях во вращающемся газовом диске известно так мало, что невозможно количественно оценить процессы разделения вещества и момента импульса.

На этом мы пока и остановимся. Прежде чем идти дальше, астрофизики должны выяснить механизмы переноса момента импульса в веществе. Похоже, однако, на то, что не только астрофизики не знают наверное, что им делать с моментом импульса во вращающемся газовом диске, но и сама Природа не всегда справляется с этой проблемой.

Кольцо, появляющееся в результате эволюции описанной выше модели, не давало покоя группе сотрудников нашего института. Что произойдет, если Природа, как Боденгеймер с Чарнутером, не будет знать, как ей разделить момент импульса, и в результате образуется подобное кольцо? Природа не дает на этот счет никаких подсказок: во Вселенной мы наблюдаем только звезды, но никогда не видим колен, вращающихся относительно нематериального центра. Что же происходит с кольцом?

Попытки промоделировать дальнейшую судьбу кольца на компьютере наталкиваются на новые, еще большие трудности. Если до сих пор кольцо было осесимметричным, то теперь оно теряет это свойство. Необходимо разработать новые сложные методы расчета, чтобы моделировать процесс, требующий использования огромного объема компьютерной памяти. В 1977/78 годах в стенах нашего института осуществилось счастливое соединение светил науки: здесь собрались Вернер Чарнутер, Карл-Хайнц Винклер и Гарольд Йорк. К ним примкнул молодой польский астрофизик Михал Ружичка. Вчетвером они написали программу, позволившую выяснить, что произойдет дальше с кольцом Боденгеймера-Чарнутера.

Полученные ими результаты представлены на рис. 13.3. В противолежащих точках кольца за 10000 лет развиваются два уплотнения, которые сжимаются все сильнее, пока еще через 50000 лет не возникнут два облака, обращающиеся относительно друг друга, из которых могут возникнуть звезды. Компьютер описал нам рождение двойной звездной системы!

Рис. 13.3. «Кольцо уплотнения», возникновение которого показано на рис. 13.2, в плане; масштаб увеличен примерно втрое по сравнению с предыдущим рисунком. Через несколько сотен тысяч лет образуются два уплотнения, из которых могут возникнуть две звезды, образующие широкую двойную систему.

По всей вероятности, это может служить указанием на то, что в природе возможны два пути. В одном случае вещество сохраняет момент импульса, и из кольца возникает двойная звезда. В другом случае происходит разделение вещества и момента импульса, и образуется центральная звезда, обладающая малым моментом импульса, и планетная система, в которой сосредоточена небольшая масса, но которая обладает значительным орбитальным моментом. Если это так, то следует заключить, что все одиночные звезды имеют планетные системы.

Хотя путь от облака межзвездного газа к планетной системе и не понят нами окончательно, не может быть сомнения в том, что за образование планет, а, следовательно, и за наше с вами существование, ответствен момент импульса, которым обладало исходное вещество. И тогда все одиночные звезды должны обладать обращающимися вокруг них маленькими планетами, которые мы не в состоянии наблюдать из-за их большой удаленности. Но если солнечная система типа нашей не единственна во Вселенной, то, быть может, и мы не единственные обитатели планет? Быть может, наш Млечный Путь полон планет, на которых есть жизнь, стоящая на одинаковой с нами, более ранней или более поздней ступени развития? Одиноки ли мы во Вселенной или же, помимо нашей, есть и другие цивилизованные формы жизни, с которыми мы могли бы попытаться установить связь?