Андрієвський С.М. Климишин І.А. Курс загальної астрономії. Навчальний посібник

Подождите немного. Документ загружается.

421

ßêùî Ì³ñöåâà ãðóïà çàéìàº ïðîñò³ð ðîçì³ðîì áëèçüêî 1 Ìïê, òî ä³àìåòð

òèïîâîãî ãàëàêòè÷íîãî ñêóï÷åííÿ ó ñåðåäíüîìó áëèçüêèé äî 8 Ìïê. Îäíèì

ç íàéá³ëüøèõ º ñêóï÷åííÿ â ñóç³ð’¿ Âîëîññÿ Âåðîí³êè (ðèñ. 20.13), ùî çíàõî-

äèòüñÿ íà â³äñòàí³ áëèçüêî 92 Ìïê â³ä íàñ ³ çàéìàº íà íåá³ ä³ëÿíêó ä³àìåò-

ðîì ìàéæå 12°. Ó íüîìó íàë³÷óþòü áëèçüêî 10 000 ãàëàêòèê. ßê ³ äëÿ ³íøèõ

áàãàòèõ ñêóï÷åíü, îñíîâíà éîãî ñêëàäîâà — åë³ïòè÷í³ ³ ë³íçîïîä³áí³ ãàëàê-

òèêè. ×àñòêà ñï³ðàëüíèõ ³ íåïðàâèëüíèõ ñèñòåì òóò ñòàíîâèòü ëèøå 15%.

Ó ñêóï÷åííÿõ ç ìåíøîþ ê³ëüê³ñòþ ÷ëåí³â ðîçïîä³ë ãàëàêòèê çà òèïîì

á³ëüø ð³âíîì³ðíèé. Íàïðèêëàä, ó ñêóï÷åíí³ ãàëàêòèê ó ñóç³ð’¿ Ãåðêóëåñà (â³ä-

ñòàíü 215 Ìïê) ç äâîõñîò íàéÿñêðàâ³øèõ ÷ëåí³â á³ëüøå ñòà — öå ñï³ðàëüí³

ãàëàêòèêè, áëèçüêî ñîðîêà — åë³ïòè÷í³, ³ ðåøòà — íåïðàâèëüí³ ãàëàêòèêè.

Â³äñòàíü äî íàéáëèæ÷îãî ñêóï÷åííÿ ãàëàêòèê ó ñóç³ð’¿ Ä³âè ñòàíîâèòü 16

Ìïê. Íàéìàñèâí³ø³ ÷ëåíè öüîãî ñêóï÷åííÿ — âåëåòåíñüê³ ë³íçîïîä³áí³ ãà-

ëàêòèêè M 84, M 86 ³ åë³ïòè÷íà ãàëàêòèêà Ì87.

Â îêðåìîìó ñêóï÷åíí³ ãàëàêòèêè ðóõàþòüñÿ ïî ñâî¿õ îðá³òàõ íàâêîëî

ñï³ëüíîãî öåíòðà ìàñ, ïðè öüîìó âîíè çáëèæóþòüñÿ, à ³íîä³ íàâ³òü ç³øòîâ-

õóþòüñÿ. Òàê³ ãàëàêòèêè íîñÿòü íàçâó âçàºìîä³þ÷èõ. Íàéá³ëüøî¿ ³ìîâ³ðíî-

ñò³ öåé ïðîöåñ íàáóâàº ó áàãàòèõ ñêóï÷åííÿõ. Âçàºìîä³þ÷³ ãàëàêòèêè ìî-

æóòü çëèâàòèñÿ â ºäèíó, á³ëüø ìàñèâíó çîðÿíó ñèñòåìó. Íå âèêëþ÷åíå òà-

êîæ, ùî ñèëüíå ãðàâ³òàö³éíå çáóðåííÿ ó âçàºìîä³þ÷èõ ãàëàêòèêàõ ìîæå

ïðèâåñòè äî âèêèäó ÷àñòèíè ç³ð îáîõ ãàëàêòèê ³ ÷àñòèíè ¿õ ãàçîâèõ õìàð â

ì³æãàëàêòè÷íèé ïðîñò³ð ñêóï÷åííÿ (äèâ. ðèñ. 20.14). Öåé ìåõàí³çì ìîæå

ïîÿñíèòè íàÿâí³ñòü ãàðÿ÷îãî ãàçó ó ì³æãàëàêòè÷íîìó ïðîñòîð³ äëÿ áàãàòüîõ

ñêóï÷åíü. Îö³íêè ïîêàçóþòü, ùî ïîâíà ìàñà ì³æãàëàêòè÷íîãî ãàçó â áàãà-

òîìó ñêóï÷åí³ º ñóì³ðíîþ ³ç ïîâíîþ ìàñîþ óñ³õ íàÿâíèõ ó íüîìó ãàëàêòèê.

Ð è ñ. 20.13. Áàãàòå ñêóï÷åííÿ ãàëàêòèê â ñóç³ð’¿ Âîëîññÿ Âåðîí³êè

Розділ20.Поза:алатичнаастрономія

422

Ìåíø ðóéíóþ÷à âçàºìîä³ÿ (íàïðèêëàä, çáëèæåííÿ äâîõ ãàëàêòèê íà íå-

âåëèêó ïîð³âíÿíî ç ¿õ ðîçì³ðàìè â³äñòàíü) ìîæå ìàòè ñóòòºâèé âïëèâ íà

ïðîöåñ çîðåóòâîðåííÿ â ¿õ çîâí³øí³õ ÷àñòèíàõ, ÿê öå âèäíî, íàïðèêëàä, ó

âèïàäêó ãàëàêòèêè NGC 1512 (ðèñ. 20.15).

Ð è ñ. 20.14. Âçàºìîä³þ÷³ ãàëàêòèêè (NGC 4676), ïîºäíàí³ ñï³ëüíîþ ãàçîâî-

çîðÿíîþ ïåðåìè÷êîþ; çíà÷íà ÷àñòèíà ìàñè öèõ äâîõ çîðÿíèõ ñèñòåì âè-

êèíóòà ïðèïëèâíîþ ãðàâ³òàö³éíîþ ñèëîþ â ì³æãàëàêòè÷íå ñåðåäîâèùå ó

ôîðì³ äîâãèõ ïðîìåí³â, äå ï³ä âïëèâîì ãðàâ³òàö³éíîãî çáóðåííÿ àêòèâíî

ïðîò³êàº ïðîöåñ çîðåóòâîðåííÿ, ïðî ùî é ñâ³ä÷èòü ¿õ áëàêèòíèé êîë³ð

Ð è ñ. 20.15. Ãàëàêòèêà NGC 1512 ç àêòèâíèì çîðåóòâîðåííÿì íà çîâí³øí³é

ãðàíèö³ äèñêà

ЧастинаVII.Основи:алатичноїіпоза:алатичноїастрономії

423

Âçàºìîä³þ ãàëàêòèê âèÿâëåíî ³ â Ì³ñöåâ³é ãðóï³. Íàïðèêëàä, º ï³äòâåð-

äæåííÿ òîìó, ùî ì³æ íàøîþ Ãàëàêòèêîþ òà ¿¿ ñóïóòíèêàìè — Âåëèêîþ ³

Ìàëîþ Ìàãåëëàíîâèìè Õìàðàìè — ³ñíóº ïîò³ê ãàçîâî¿ ðå÷îâèíè, ÿêà ï³ä

÷àñ çáëèæåííÿ áóëà âòðà÷åíà ñóïóòíèêàìè.

Â íàäñêóï÷åííÿõ, ÿê ïðàâèëî, íàë³÷óþòü äåñÿòêè îêðåìèõ ãàëàêòè÷íèõ

ñêóï÷åíü. Âîíè ìàþòü òèïîâèé ðîçì³ð 50 Ìïê.

Äîòåïåð äåòàëüíî âèâ÷åíî ëèøå íåâåëèêó ÷àñòèíó îá’ºìó äîñòóïíîãî äëÿ

ñïîñòåðåæåíü Âñåñâ³òó. Îäíàê ç öüîãî çðîáëåíî íàäçâè÷àéíî âàæëèâèé

âèñíîâîê: ðîçïîä³ë ãàëàêòèê ó Âñåñâ³ò³ ìàº êîì³ð÷àñòó ñòðóêòóðó. Ïðîñòî-

ðîâå ðîçòàøóâàííÿ ãàëàêòèê óòâîðþº ñò³íêè êîì³ðîê, ÿê³ ðîçä³ëåí³ ì³æ ñî-

áîþ âåëåòåíñüêèìè ïîðîæíèíàìè («êàâåðíàìè» àáî âîéäàìè), íàãàäóþ÷è

øâåéöàðñüêèé ñèð (ðèñ. 20.16). Öå â³äêðèòòÿ áóëî çðîáëåíå íà ïî÷àòêó

80-õ ðîê³â ìèíóëîãî ñòîë³òòÿ. Áóëî âñòàíîâëåíî, îäíàê, ùî âîéäè ìàþòü

ïðèáëèçíî ñôåðè÷íó ôîðìó ç ä³àìåòðîì â³ä 40 Ìïê äî 150 Ìïê ³ ùî âîíè

íå çîâñ³ì â³ëüí³ â³ä ðå÷îâèíè: â íèõ çóñòð³÷àþòüñÿ ïîîäèíîê³ ãàëàêòèêè ³

ãàçîâ³ õìàðè. Ìîæëèâî, ó âîéäàõ çíàõîäÿòüñÿ ãàëàêòèêè, ÿê³ ìàéæå ö³ëêîì

ñêëàäàþòüñÿ ç òåìíî¿ ìàòåð³¿.

ßê âèÿâèëà ãðóïà åñòîíñüêèõ ó÷åíèõ ï³ä êåð³âíèöòâîì ß. Åéíàñòî,

äëÿ âñ³õ òîä³ âèâ÷åíèõ ñêóï÷åíü ê³íåòè÷íà åíåðã³ÿ ãàëàêòèê á³ëüø í³æ ó

òðè ðàçè ïåðåâèùóº åíåðã³þ ¿õíüî¿ ãðàâ³òàö³éíî¿ âçàºìîä³¿. Ñêëàäàëàñÿ

äóìêà, í³áè ãàëàêòèêè ó ñêóï÷åíí³ ãðàâ³òàö³éíî íå çâ’ÿçàí³ â ºäèíó ñè-

ñòåìó. Îäíàê, ÿêáè öå â³äïîâ³äàëî ä³éñíîñò³, òî ãàëàêòè÷í³ ñêóï÷åííÿ

ðîçâàëþâàëèñÿ á ïðèáëèçíî çà 1 ìëðä. ðîê³â. Öþ ñèòóàö³þ áóëî íàçâàíî

â³ð³àëüíèì ïàðàäîêñîì (çà òàê çâàíîþ òåîðåìîþ ïðî â³ð³àë: ñóìà ïîäâîº-

Ð è ñ. 20.16. Êîì³ð÷àñòèé ðîçïîä³ë ãàëàêòèê ó ïðîñòîð³

Розділ20.Поза:алатичнаастрономія

424

íî¿ ê³íåòè÷íî¿ åíåðã³¿ ³ ïîòåíö³àëüíî¿ åíåðã³¿ ñò³éêî¿ ñèñòåìè äîð³âíþº

íóëþ).

Òå, ùî ñêóï÷åííÿ ³ñíóþòü, ñâ³ä÷èòü ïðî íàÿâí³ñòü ó íàâêîëèøíüîìó ñâ³ò³

ïðèõîâàíî¿ ðå÷îâèíè, ÿêà, çîêðåìà, êîíöåíòðóºòüñÿ ó ñêóï÷åííÿõ ãàëàê-

òèê ³ óòðèìóº ¿õ ÿê ºäèíå ö³ëå óïðîäîâæ ïðèíàéìí³ 10 ìëðä. ðîê³â. ßê âæå

áóëî ñêàçàíî, ìîæëèâî, ùî ãàëàêòèêè îòî÷åí³ íåâèäèìèìè ïðîòÿæíèìè

îáîëîíêàìè — êîðîíàìè ç³ ñëàáêèõ êàðëèêîâèõ ç³ð, àáî çàíóðåí³ ó âåëåòåí-

ñüê³ íåéòðèíí³ õìàðè.

ЧастинаVII.Основи:алатичноїіпоза:алатичноїастрономії

×àñòèíà VIII

ÏÐÎÁËÅÌÈ ÊÎÑÌÎÃÎÍ²¯

ÒÀ ÊÎÑÌÎËÎÃ²¯

426

Ðîçä³ë 21

ÏÐÎÁËÅÌÈ ÊÎÑÌÎÃÎÍ²¯

21.1. Ôîðìóâàííÿ ãàëàêòèê

Ïðè ïîáóäîâ³ êîñìîëîã³÷íèõ ìîäåëåé Âñåñâ³òó ïðèéìàþòü, ùî ðå÷îâè-

íà â íüîìó ðîçïîä³ëåíà îäíîð³äíî òà ³çîòðîïíî. Íàñïðàâä³ æ ó íàø ÷àñ çíà-

÷íà ÷àñòèíà ðå÷îâèíè ñêîíäåíñîâàíà ó ôîðì³ ãàëàêòèê òà ¿õí³õ ñêóï÷åíü.

Âèíèêàþòü ïèòàííÿ: ÿê³ ïðîöåñè ïðèçâîäÿòü äî ôðàãìåíòàö³¿ îäíîð³äíî

ðîçïîä³ëåíî¿ ðå÷îâèíè ó Âñåñâ³ò³ ³ ÷îìó íàé³ñòîòí³ø³ âëàñòèâîñò³ ãàëàêòèê

— ¿õí³ ôîðìè, ðîçì³ðè ³ ìàñè — ñàìå òàê³?

Â³äïîâ³äü íà öå ïèòàííÿ ñüîãîäí³ äàþòü â ðàìêàõ ³íôëÿö³éíî¿ ìîäåë³

(äèâ. 22.3): êâàíòîâ³ ôëóêòóàö³¿, ùî íåìèíó÷å ³ñíóþòü íà ïî÷àòêîâîìó åòàï³

ðîçâèòêó Âñåñâ³òó, çàâäÿêè éîãî ñòð³ìêîìó (åêñïîíåíö³éíîìó) ðîçøèðåí-

íþ ³ñòîòíî çðîñòàþòü, ñòàþ÷è, âðåøò³-ðåøò, êîñìîëîã³÷íî çíà÷óùèìè ôëó-

êòóàö³ÿìè ãóñòèíè ðå÷îâèíè. ßê âèïëèâàº ç òåîð³¿, ìàñè öèõ ôëóêòóàö³é

ñï³âì³ðí³ ç â³äïîâ³äíèìè õàðàêòåðèñòèêàìè ãàëàêòèê òà ¿õ ñêóï÷åíü.

Ïîäàëüøèé ðîçãëÿä ôîðìóâàííÿ ãàëàêòèê (çîðÿíèõ ñêóï÷åíü ³ îêðåìî

âçÿòèõ ç³ð) çä³éñíþþòü çà äîïîìîãîþ êîíäåíñàö³éíî¿ òåîð³¿, çà ÿêîþ çãàäà-

í³ îá’ºêòè ôîðìóþòüñÿ âíàñë³äîê ñòèñêàííÿ (êîíäåíñàö³¿) îêðåìèõ ôðàã-

ìåíò³â ã³ãàíòñüêèõ ãàçîâèõ õìàð. Ñàìå æ ïèòàííÿ ïðî ôðàãìåíòàö³þ îäíî-

ð³äíî ðîçïîä³ëåíî¿ ðå÷îâèíè ðîçãëÿíóâ Äæåéìñ Äæèíñ (1877–1946, Àíãë³ÿ).

ßê âèÿâèëîñÿ, ÿêùî â îäíîð³äíîìó ñåðåäîâèù³ ç ÿêèõîñü ïðè÷èí âèíèêàº

çãóùåííÿ — íåîäíîð³äí³ñòü ç õàðàêòåðíèì ðîçì³ðîì λ, òî âîíî ìîæå àáî

ïðîäîâæóâàòè óù³ëüíþâàòèñÿ ï³ä ä³ºþ âëàñíîãî òÿæ³ííÿ, àáî ðîçñìîêòóâà-

òèñÿ çàâäÿêè äîäàòêîâîìó âíóòð³øíüîìó ãàçîâîìó òèñêó â ìåæàõ íåîäíî-

ð³äíîñò³. Öå çàëåæèòü â³ä òîãî, áóäå ðîçì³ð çãóùåííÿ á³ëüøèì ÷è ìåíøèì

â³ä äåÿêîãî êðèòè÷íîãî λ

. Êðèòè÷íèé ðîçì³ð — òàê çâàíó äæèíñîâó äîâæè-

íó õâèë³ λ

— íåâàæêî îá÷èñëèòè, ÿêùî ïðèð³âíÿòè ãàçîâèé òèñê ó çãóñòêó

ℜ

=ρ

äî òèñêó ñèëè òÿæ³ííÿ

24 22

GJJ

pG G≈λ≈ρλ

Ç ö³º¿ óìîâè:

().

RT Gλ= µρ

(21.1)

427

Óíàñë³äîê íåñò³éêîñò³ Äæèíñà óòâîðþþòüñÿ çãóùåííÿ ç òèïîâèì îá’ºìîì

≈λ

³ ìàñîþ M ≈λ

ρ, òàê ùî:

11 3

M510M .T

−

≈⋅ ρ



(21.2)

Öåé âèðàç çàïèñàíèé äëÿ ìîëåêóëÿðíî¿ ìàñè ðå÷îâèíè µ ≈ 0.6.

Çãóùåííÿ òàêî¿ ìàñè ìîæóòü ôîðìóâàòèñÿ ëèøå ïðè ïåâíèõ ñï³ââ³äíî-

øåííÿõ ì³æ Ò ³ ρ. Íàïðèêëàä, ÿêùî ïðèïóñòèòè, ùî ãóñòèíà äîãàëàêòè÷-

íî¿ ðå÷îâèíè ñòàíîâèëà ρ ≈ 10

–23

–10

–24

ã/ñì

, òî çãóùåííÿ ìàñîþ

M = 10



(äîð³âíþº ìàñ³ äîñèòü âåëèêî¿ ãàëàêòèêè, íàïðèêëàä íàøî¿)

ìîæå óòâîðþâàòèñÿ ëèøå ó âèïàäêó, êîëè òåìïåðàòóðà Ò ≈ 10

Ê. Ïðè ìåí-

ø³é òåìïåðàòóð³ ìîæóòü óù³ëüíþâàòèñÿ çãóùåííÿ ç ìåíøîþ ìàñîþ.

Ïðè ðîçøèðåíí³ Âñåñâ³òó òåìïåðàòóðà ³ ãóñòèíà çì³íþþòüñÿ ç ÷àñîì â³ä-

ïîâ³äíî äî ôîðìóë (22.11) ³ (22.17) — çã³äíî ³ç çàóâàæåííÿì ïðî òî÷íèé âèä

çàëåæíîñò³ ïàðàìåòðà Õàááëà â³ä ÷àñó (äèâ. ï³äðîçä³ë 22.2.4). Ãóñòèíà ðå÷î-

âèíè Âñåñâ³òó ñÿãàëà çíà÷åííÿ ρ ≈ 10

-24

ã/ñì

, êîëè éîãî â³ê äîð³âíþâàâ ïðè-

áëèçíî 10

ñ ≈ 3⋅10

ðîê³â. Ïðîòå â öåé ìîìåíò ÷àñó çã³äíî ç ôîðìóëîþ

(22.11) òåìïåðàòóðà áóëà íå 10

Ê, à âñüîãî áëèçüêî 10

Ê. Òàêèì ÷èíîì,

ÿêùî çãóùåííÿ — ïðîòîãàëàêòèêè — ìàëèá óòâîðþâàòèñÿ â òîé ìîìåíò ÷àñó,

òî íàéá³ëüøà ¿õíÿ ìàñà íå ïîâèííà ïåðåâèùóâàòè 10



, ùî çíà÷íî ìåí-

øå â³ä ìàñè Ãàëàêòèêè òà ñõîæèõ çîðÿíèõ ñèñòåì.

Íàâåäåí³ òóò îö³íêè ìàñ â³äîáðàæàþòü ñèòóàö³þ, ùî ³ñíóâàëà â êîñìî-

ãîí³¿ ãàëàêòèê äî òîãî, ÿê áóëî ðîçðîáëåíî ìîäåëü ³íôëÿö³éíîãî Âñåñâ³òó.

ßê çãàäàíî âèùå, òåïåð — â ðàìêàõ ö³º¿ ìîäåë³ — ïðîáëåìó ôîðìóâàííÿ ãà-

ëàêòèê ââàæàþòü ç’ÿñîâàíîþ.

21.2. Ðàíí³ ñòàä³¿ åâîëþö³¿ ç³ð

Çà ñó÷àñíèìè óÿâëåííÿìè çîð³ óòâîðþþòüñÿ âíàñë³äîê ãðàâ³òàö³éíîãî ñòè-

ñêóâàííÿ ã³ãàíòñüêèõ, ïîð³âíÿíî ãóñòèõ (êîíöåíòðàö³ÿ àòîì³â 10

–10

ñì

–3

) òà

õîëîäíèõ (òåìïåðàòóðà áëèçüêî 10–30 Ê) õìàð ãàçîïèëîâî¿ ìàòåð³¿. ßêùî ç

ÿêèõîñü çîâí³øí³õ ïðè÷èí õìàðà ïî÷íå ñòèñêóâàííÿ, òî òàêèé ïðîöåñ ìîæå

ñòàòè íåîáîðîòíèì, ³ çðîñòàþ÷à ñèëà âëàñíîãî òÿæ³ííÿ õìàðè, íå çóñòð³÷àþ-

÷è ³ñòîòíî¿ ïðîòèä³¿, ñòèñêàº ¿¿ äî âñå á³ëüøî¿ ãóñòèíè.

ßê ïîêàçóþòü äîñë³äæåííÿ, íàÿâí³ ó ì³æçîðÿíîìó ñåðåäîâèù³ ãàçîïèëîâ³

êîìïëåêñè, ìàñè ÿêèõ ñÿãàþòü 10

–10



, ðîçì³ðè 10–100 ïê, à òåìïåðà-

òóðè äåê³ëüêîõ äåñÿòê³â ãðàäóñ³â çà øêàëîþ Êåëüâ³íà, º ãðàâ³òàö³éíî íåñò³é-

êèìè, âîíè ïîâèíí³ ñòèñêóâàòèñÿ. Ïðè öüîìó ÷àñòèíà ãðàâ³òàö³éíî¿ åíåð-

ã³¿ ñòèñêóâàííÿ éäå íà íàãð³âàííÿ ðå÷îâèíè, òåìïåðàòóðà ÿêî¿ ìîæå çðîñ-

Розділ21.Проблемиосмо:онії

428

òè íàñò³ëüêè, ùî ãàçîâèé òèñê âíóòð³øí³õ øàð³â ïåðåøêîäæàòèìå ïîäàëü-

øîìó ãðàâ³òàö³éíîìó ñòèñêóâàííþ. Àëå ìîëåêóëÿðíà ñêëàäîâà ãàçó (íàïðè-

êëàä, òàê³ ìîëåêóëè, ÿê ÑÎ) ³ ïèëèíêè øâèäêî òðàíñôîðìóþòü öþ åíåð-

ã³þ â ³íôðà÷åðâîíå âèïðîì³íþâàííÿ, ÿêå äîñèòü â³ëüíî çàëèøàº ãàçîïèëî-

âèé êîìïëåêñ ³ âèíîñèòü ïåâíó ÷àñòèíó åíåðã³¿ çà éîãî ìåæ³. Âíàñë³äîê

òàêîãî ìåõàí³çìó îõîëîäæåííÿ òåìïåðàòóðà ðå÷îâèíè, ùî ñòèñêàºòüñÿ,

ïðàêòè÷íî íå çì³íþºòüñÿ, òîä³ ÿê ¿¿ ãóñòèíà ïîñòóïîâî çðîñòàº. Â³äïîâ³äíî

äî êðèòåð³þ ãðàâ³òàö³éíî¿ íåñò³éêîñò³ Äæèíñà (21.2), ç³ çðîñòàííÿì ãóñòè-

íè ïåðâ³ñíà ãàçîïèëîâà õìàðà ïîâèííà ä³ëèòèñÿ íà îêðåì³, ìåíø ìàñèâí³

ôðàãìåíòè, êîæíèé ç ÿêèõ, çã³äíî ç³ çì³íîþ ô³çè÷íèõ óìîâ, äðîáèòüñÿ äàë³

äî òèõ ï³ð, ïîêè çðîñòàííÿ ãóñòèíè ó öåíòðàëüíèõ ÷àñòèíàõ êîëàïñóþ÷èõ

ôðàãìåíò³â ³ ïîâ’ÿçàíå ç íèì çðîñòàííÿ íåïðîçîðîñò³ ãàçó, íå ñïðè÷èíèòü

â³äïîâ³äíå çðîñòàííÿ òåìïåðàòóðè, à, îòæå, ³ çíà÷åííÿ êðèòè÷íî¿ ìàñè. Íà

öüîìó åòàï³ ïîäàëüøà ôðàãìåíòàö³ÿ ïðèïèíÿºòüñÿ, à ôðàãìåíòè, ÿê³ çàëè-

øèëèñÿ íà òîé ÷àñ, ñòèñêàþ÷èñü, ïåðåòâîðþþòüñÿ â ïðîòîçîð³ — çàðîäêè

ìàéáóòí³õ ç³ð. Öå — òàê çâàíèé ïðîöåñ êàñêàäíî¿ ôðàãìåíòàö³¿.

Ó âåëèêèõ õìàðàõ íàðîäæóþòüñÿ ñîòí³ ïðîòîç³ð. Òàê³ ñèñòåìè, îá’ºäíà-

í³ ñï³ëüíèì ïîõîäæåííÿì, óòâîðþþòü çîðÿí³ ñêóï÷åííÿ é àñîö³àö³¿. Ïðè-

êëàä ãàëàêòè÷íîãî ãàçîïèëîâîãî êîìïëåêñó, â ÿêîìó â³äáóâàºòüñÿ ïðîöåñ

çîðåóòâîðåííÿ, ïîêàçàíèé íà ðèñ. 21.1.

Ïðîòîçîð³ º ïîòóæíèìè äæåðåëàìè ³íôðà÷åðâîíîãî âèïðîì³íþâàííÿ.

Ñïîñòåðåæåííÿ ïîêàçóþòü, ùî òàê³ äæåðåëà ñïðàâä³ º â ì³æçîðÿíèõ ãàçî-

Ð è ñ. 21.1. Ãàçîïèëîâèé êîìïëåêñ ç àêòèâíèì çîðåóòâîðåííÿì M 16

ЧастинаVIII.Проблемиосмо:оніїтаосмоло:ії

429

ïèëîâèõ êîìïëåêñàõ. Öå îá’ºêòè Õåðá³ãà-Àðî, íàçâàí³ òàê íà ÷åñòü àñòðî-

íîì³â-ïåðøîâ³äêðèâà÷³â, à òàêîæ çîð³ òèïó Ò Òåëüöÿ.

Çà îñòàíí³ äåñÿòèë³òòÿ óÿâëåííÿ ïðî çì³íó ô³çè÷íèõ ïàðàìåòð³â ïðîòî-

ç³ð, à, îòæå, ³ ïðî ¿õí³ åâîëþö³éí³ òðåêè íà ä³àãðàì³ åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà

— ñâ³òí³ñòü, ðàäèêàëüíî ïåðåãëÿíóòî. Çà öåé æå ÷àñ ñóòòºâî óäîñêîíàëåíî

ìåòîäè îá÷èñëåíü çì³í ³ç ÷àñîì ðàä³óñà, ïîâåðõíåâî¿ òåìïåðàòóðè ³ ñâ³òíî-

ñò³ ïðîòîçîð³ òà ¿¿ âíóòð³øíüî¿ ñòðóêòóðè. Íàïðèêëàä, ó 50-õ ðîêàõ XX ñòî-

ë³òòÿ ââàæàëè, ùî åâîëþö³éíèé òðåê, ÿêèé îïèñóº ïðîòîçîðÿ íà ä³àãðàì³

åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà — ñâ³òí³ñòü, ïî÷èíàºòüñÿ â äàëåêîìó ïðàâîìó íèæ-

íüîìó êóò³ ö³º¿ ä³àãðàìè (íèçüê³ ñâ³òíîñò³ ³ íèçüê³ òåìïåðàòóðè), à ïîò³ì

ñâ³òí³ñòü ³ òåìïåðàòóðà ïðîòîçîð³ ïîâ³ëüíî ³ áåçïåðåðâíî çðîñòàþòü àæ äî

âèõîäó ¿¿ íà ãîëîâíó ïîñë³äîâí³ñòü. Ïðè öüîìó ââàæàëè, ùî ï³ä ÷àñ ãðàâ³-

òàö³éíîãî ñòèñêóâàííÿ çîð³ åíåðã³ÿ â í³é â³ä íàäð äî ïîâåðõí³ ïåðåíîñèòü-

ñÿ ëèøå âèïðîì³íþâàííÿì. Îäíàê ó 1961 ð. ×. Õàÿø³ (ßïîí³ÿ) âèÿâèâ, ùî

ïðîòîçîðÿ ñòèñêàºòüñÿ ÿê ºäèíå ö³ëå, à åíåðã³ÿ â í³é ïåðåíîñèòüñÿ êîíâåê-

ö³ºþ. Ñâ³òí³ñòü ïðîòîç³ð îáóìîâëåíà åíåðãîâèä³ëåííÿì â ¿õ öåíòðàëüíèõ

÷àñòèíàõ, ÿê³ ïåðåáóâàþòü ó ñòàí³ áåçïåðåðâíîãî ñòèñêóâàííÿ. Åâîëþö³éí³

òðåêè ïî÷èíàþòüñÿ ó íèçüêîòåìïåðàòóðí³é ÷àñòèí³ ä³àãðàìè åôåêòèâíà òåì-

ïåðàòóðà — ñâ³òí³ñòü. Ç ÷àñîì ïîâåðõíåâà òåìïåðàòóðà ïðîòîçîð³ çðîñòàº, à

¿¿ ñâ³òí³ñòü äåùî çìåíøóºòüñÿ. Öå â³äáóâàºòüñÿ çà ðàõóíîê ïîñòóïîâîãî

çìåíøåííÿ ðàä³óñà, ÿêå çãîäîì ïðèïèíÿºòüñÿ, à ñïàäàííÿ ñâ³òíîñò³ çì³íþ-

ºòüñÿ ¿¿ çðîñòàííÿì àæ äî âèõîäó ïðîòîçîð³ íà ãîëîâíó ïîñë³äîâí³ñòü (äèâ.

ðèñ. 21.2).

Âàæëèâèì º ôàêò, ùî, ÿê ò³ëüêè â öåíòðàëüí³é çîí³ ñïî÷àòêó îäíîð³äíî¿

ãàçîâî¿ êóë³ óòâîðþºòüñÿ ïðîòîçîðÿíå ÿäðî ç³ çíà÷íî âèùîþ ãóñòèíîþ, òî

ïðèñêîðåííÿ ñèëè òÿæ³ííÿ á³ëÿ íüîãî çá³ëüøóºòüñÿ ³ â³äïîâ³äíî çðîñòàº

øâèäê³ñòü ïàä³ííÿ âíóòð³øí³õ øàð³â ïðîòîçîð³ íà ¿¿ ÿäðî. Òîìó ÿäðî ïîñò³é-

íî ñòèñêàºòüñÿ, à éîãî ìàñà áåçïåðåðâíî çðîñòàº, â³äïîâ³äíî çá³ëüøóºòüñÿ

³ òåìïåðàòóðà â öåíòð³. ×èì áëèæ÷å äî öåíòðà ïðîòîçîð³, òèì âèùà òåìïå-

ðàòóðà òà ãóñòèíà ãàçó. ×åðåç äåê³ëüêà äåñÿòê³â òèñÿ÷ ðîê³â ï³ñëÿ ïî÷àòêó

ôîðìóâàííÿ ïðîòîçîð³ òåìïåðàòóðà ¿¿ ÿäðà âæå äîñÿãàº çíà÷åííÿ ïîíàä

Ê. Öüîãî âæå äîñòàòíüî äëÿ «âìèêàííÿ» ³íøèõ äæåðåë âèä³ëåííÿ åíåð-

ã³¿, ÿê³ ï³äòðèìóþòü âèñîêó òåìïåðàòóðó òà âíóòð³øí³é òèñê â ÿäð³. Òàê ðîç-

ïî÷èíàþòüñÿ òåðìîÿäåðí³ ðåàêö³¿ çà ó÷àñòþ âîäíþ ³ äåéòåð³þ. Âèïðîì³íþ-

âàííÿ, ÿêå íàäõîäèòü â³ä ãàðÿ÷èõ âíóòð³øí³õ øàð³â, ïîãëèíàº ðå÷îâèíà

îáîëîíêè, ùî ïðîäîâæóº ïàäàòè íà âæå ñôîðìîâàíèé çàðîäîê ïðîòîçîð³. ²

ëèøå ï³ñëÿ òîãî ÿê îñíîâíà ÷àñòèíà ìàñè îáîëîíêè âïàäå íà ÿäðî, à ¿¿ çà-

ëèøîê ñòàíå äîñòàòíüî ïðîçîðèì äëÿ âèïðîì³íþâàííÿ, ìîæíà çàóâàæèòè

ñâ³òëî ñàìî¿ ìîëîäî¿ çîð³.

ßäðî ñòèñêàºòüñÿ äîòè, äîêè òåìïåðàòóðà â íüîìó íå äîñÿãíå çíà÷åí-

íÿ, äîñòàòíüîãî äëÿ ðåàêö³é ñèíòåçó ãåë³þ ç ÷îòèðüîõ ïðîòîí³â (âèùå

Ê). Ñèëà òÿæ³ííÿ ó êîæí³é òî÷ö³ çîð³ âð³âíîâàæóºòüñÿ ãðàä³ºíòîì òèñ-

êó, ³ çîðÿ, â³äïîâ³äíî äî ¿¿ ìàñè, çàéìàº ïåâíå ì³ñöå íà ãîëîâí³é ïîñë³äîâ-

Розділ21.Проблемиосмо:онії

430

íîñò³ ä³àãðàìè åôåêòèâíà òåìïåðàòóðà — ñâ³òí³ñòü. Îòæå, ãîëîâíà ïîñë³-

äîâí³ñòü — öå ãåîìåòðè÷íå ì³ñöå òî÷îê íà ä³àãðàì³ åôåêòèâíà òåìïåðàòó-

ðà — ñâ³òí³ñòü, ùî â³äîáðàæàþòü ïîëîæåííÿ ç³ð, ó íàäðàõ ÿêèõ âîäåíü ïå-

ðåòâîðþºòüñÿ â ãåë³é.

Îá÷èñëåííÿ ïîêàçóþòü, ùî ñòèñêóâàííÿ ïðîòîñîíöÿ òðèâàëî áëèçüêî 50

ìëí. ðîê³â. Äëÿ ³íøèõ ïðîòîç³ð öåé ÷àñ òèì ìåíøèé, ÷èì á³ëüøà ¿õíÿ ìàñà.

Ïðîòîçîðÿ ç ìàñîþ 15M



åâîëþö³îíóº äî ãîëîâíî¿ ïîñë³äîâíîñò³ çà áëèçü-

êî 60 000 ðîê³â, à ç M

= 0,5M



— áëèçüêî 150 ìëí. ðîê³â.

Çàëèøàºòüñÿ ùå íå ç’ÿñîâàíèì, íàñê³ëüêè ïðàâèëüíèì º âèá³ð ìàòå-

ìàòè÷íèõ ñï³ââ³äíîøåíü, ÿê³ îïèñóþòü ïåðåíåñåííÿ åíåðã³¿ ç íàäð ïðî-

òîçîð³ êîíâåêö³ºþ, ÿê âïëèâàº íà ¿¿ åâîëþö³þ îáåðòàííÿ íàâêîëî îñ³, à

òàêîæ ìàãí³òíå ïîëå, ùî ïðîíèçóº ïåðâèííó ãàçîâó õìàðó. Ùî ñòîñóºòü-

ñÿ îáåðòàííÿ, òî î÷åâèäíî, ùî âîíî ïîðóøóº ñôåðè÷íó ñèìåòð³þ. Îá-

÷èñëåííÿ, ÿê³ âñå ùå äîâîäèòüñÿ ïðîâîäèòè ç ïåâíèìè ñïðîùåííÿìè,

äàþòü çìîãó çðîáèòè âèñíîâîê, ùî ïðè çáåðåæåíí³ ìîìåíòó ê³ëüêîñò³

ðóõó ôðàãìåíò õìàðè, ÿêèé â³ä ïî÷àòêó ìàâ ïîì³òíèé îáåðòàëüíèé ðóõ,

ç ÷àñîì ñïëþùóºòüñÿ. Ïðè ïîäàëüø³é åâîëþö³¿ ôðàãìåíòà â³í ïåðåòâî-

ðþºòüñÿ â ê³ëüöå, â ÿêîìó ÷åðåç äåê³ëüêà äåñÿòê³â òèñÿ÷ ðîê³â ôîðìóþòü-

ñÿ äâà ä³àìåòðàëüíî ïðîòèëåæí³ çãóùåííÿ, ùî äàë³ ñòàþòü çîðÿìè, óòâî-

ðþþ÷è ïîäâ³éíó ñèñòåìó.

Ð è ñ. 21.2. Åâîëþö³éí³ òðåêè ïðîòîç³ð ð³çíèõ ìàñ

ЧастинаVIII.Проблемиосмо:оніїтаосмоло:ії