скачать книгу бесплатно
– …то при таком количестве звезд ни одна из них не врезалась в другую?
– Я не знаю, как было пару миллиардов лет назад, ну, не был я тому свидетелем, но астрономы еще ни разу не наблюдали лобового столкновения звезд во всей видимой части Вселенной, и вряд ли они это увидят…
– Почему?
– Долго объяснять…
– Насчет времени не беспокойся…
– Многие темы вскрывать…
– Бать, прекрати юлить!
– Эх, тогда слушай: галактики – это звездные системы, в которых может быть от нескольких десятков до нескольких триллионов звезд. Любая звезда имеет заметную массу, а значит, и заметное гравитационное поле, поэтому суммарное гравитационное поле любой галактики, которое состоит из множества звезд, колоссально.
Когда галактики сближаются, то задолго до их столкновения, в какую бы сторону они не были закручены, под каким бы углом и с какой бы скоростью они не летели навстречу друг другу, у них всегда появляется центр инерции, вокруг которого перед столкновением они будут вращаться…
…становясь с каждым новым оборотом все ближе и ближе…
– Да что такое центр инерции? А то все центр инерции, да центр инерции…
– Центр инерции или центр масс – это точка, характеризующая распределение масс в теле или механической системе…
– А если попроще?
– Если попроще? В твердом однородном теле, например, в железном шаре, находящемся в однородном гравитационном поле, центр масс будет совпадать с центром тяжести. Если говорить на языке астрономов о какой-либо механической системе, а именно так они рассматривают галактики, двойные звезды или даже планеты с их спутниками, то ты просто положи на воображаемую линейку два тела разной массы…
…и раскрути эту линейку…
– Чего?
– …и в той точке на этой вращающейся линейке, где эта механическая система на какой-то период времени придет в равновесие, там и будет находиться центр масс, или, если хочешь, центр инерции этой механической системы…
– У нас разговор идет сейчас о столкновении галактик, поэтому о какой там крутящейся линейке может идти речь?
– В данном случае, взаимодействующие галактики, звезды системы, планеты со спутниками – для простоты рассматриваются астрономами как тела, а линейкой, удерживающей эти тела в связке, является сила притяжения, благодаря которой эта механическая система существует…
– Попробуй объяснить сказанное на пальцах…
– Знаешь, где находится центр масс Земли?
– Наверное, в центре Земли…
– Все верно! Земля хоть и не является шаром, а геоидом, и по составу она неоднородна, да еще и находится в гравитационном поле многих тел, но для простоты считается, что центр масс Земли совпадет с центром тяжести и находится эта точка в центре ядра Земли.
А знаешь, где находится центр масс системы Земля – Луна?
– Я не понимаю, что такое центр масс системы Земля – Луна!
– Уф!
– А кому сейчас легко?
– Когда говорят, что Луна вращается вокруг Земли или Земля вращается вокруг Луны, то это совсем не так! Смотри, масса Луны в 81,3 раза меньше массы Земли. Когда Луна находится в самой ближайшей к Земле точке, в перигее, нас разделяет всего 363 104 километра, а в самой удаленной точке, в апогее, 406 696 километров. Земля притягивает Луну, а Луна притягивает Землю. А теперь попробуй представить, что Луна падает на Землю…
– То есть?
– Центр масс Земли благодаря силе притяжения притягивает к себе центр масс Луны, отчего Луна падает на Землю…
– И?
– Это грубо, это схематично, но это объяснение поможет тебе понять, почему у связанных гравитацией массивных объектов не может быть круговых орбит, и что такое центр масс…
– ?
– Так вот, пока Луна летит к Земле, сама Земля перемещается в пространстве, поскольку она вращается вокруг Солнца, поэтому Луна не падает на Землю, а пролетает мимо…
– Извини?
– Так как у Луны заметная масса, то она по инерции продолжает двигаться дальше, но чем дальше она становится от Земли, тем меньше ее орбитальная скорость…
…а в самой удаленной точке своей орбиты Луна, благодаря все той же силе гравитации, останавливается, чтобы вновь начать падать на Землю, но Земля вновь смещается в пространстве и все начинается снова…
– Гм…
– Поскольку масса Земли больше массы Луны в 81,3 раза, то многие считают, что Земля притягивает Луну. В действительности же, Луна также притягивает Землю! И вот та точка, вокруг которой вращаются Земля и Луна, являются центром масс или центром инерции системы Земля – Луна…
…находится же центр масс системы Земля – Луна на расстоянии около 4 700 километров от центра Земли, то есть внутри Земли…
– Брр…
– В истории центра масс системы Солнце – Юпитер уже все иначе! Масса Юпитера в 318 раз больше массы Земли, но Юпитер находится дальше от Солнца, чем Луна от Земли, поэтому центр инерции системы Солнце – Юпитер находится не внутри Солнца, а за пределами солнечной поверхности…
…и находится эта материальная точка где-то в 46 тысячах километров от поверхности Солнца, что составляет примерно 7 % от солнечного радиуса…
…если же сказать иначе, то, строго говоря, Юпитер не вращается вокруг Солнца, он вращается вокруг точки, которая находится в 46 тысячах километров от поверхности Солнца…
…и вокруг этой же точки вращается Солнце в системе Солнце – Юпитер…
– ?
– …и не центр Земли движется по эллиптической орбите вокруг Солнца, как думают многие, вокруг Солнца по этой вытянутой орбите движется центр масс системы Земля – Луна. Ясно?
– Угу…
– Точно такая же точка, вернее, центр инерции появится и у сталкивающихся галактик, и появится она задолго до их столкновения, вокруг которого они и начнут кружить, с каждым новым оборотом становясь все ближе и ближе…
…небесная механика – это очень сложная наука…
– Но ведь выходит, что два любых астрономических тела взаимно притягиваются?
– Разумеется, а скорость распространения гравитационных волн, как сейчас считается, равна скорости света в вакууме…
– Тогда получается, что поскольку звезды притягиваются друг к другу, то в сталкивающихся галактиках они должны столкнуться! Правильно?
– Но в сталкивающихся галактиках звезды относительно друг друга не передвигаются со скоростью света!
Да, окажись две сближающиеся гипотетические звезды там, где сила притяжения других объектов отсутствовала бы, то однажды наши две звезды и столкнулись бы. Но из-за центра масс произошло бы это далеко не сразу. Это частная задача небесной механики, так называемая задача двух тел, которая, как говорят, решена в общем виде…
…вот только проблема здесь состоит в том, что галактик, состоящих из двух звезд, не существует, они состоят из очень большого количества различных объектов…
…и если рядом со сближающимися звездами окажется… некий третий массивный объект…
…хотя это правило подходит для любых астрономических объектов, вплоть до сталкивающихся галактик, то этот объект может как ускорить сближение двух других объектов, так и разрушить эту систему, поэтому такие системы, состоящие из трех и более компонентов, называют хаотическими системами…
…а даже задача трех тел уже не имеет решения…
– Это почему?
– Я же тебе это только объяснил! Впрочем, вероятно, нам еще не раз придется затрагивать эту тему, а пока давай-ка мы вернемся к столкновению галактик…
Итак, когда галактики сближаются, то задолго до их непосредственного столкновения у них появляется центр инерции, который вносит существенные коррективы в направление движений этих галактик…
…а когда эти галактики достаточно сблизятся друг с другом, то они начинают деформироваться, то есть внутри этих галактик у звезд начинают меняться не только орбиты, но и их орбитальные скорости…
…и если разница в массах галактик очень велика, допустим, как в истории поглощения Млечным Путем карликовой галактики, то…
…периферийные звезды более массивной галактики из-за воздействия внешнего гравитационного поля менее массивной галактики начнут удаляться от ее центра, но вряд ли они покинут ее пределы, чему будет способствовать мощное суммарное гравитационное поле этой самой галактики…
…а вот звезды менее массивной галактики под воздействием внешнего гравитационного поля более массивной галактики начнут покидать материнскую галактику, становясь частью более массивной родственницы…
…и если посмотреть на этот процесс со стороны, да еще и в ускоренном темпе, то это будет чем-то напоминать перематывание нити шерсти с маленького клубка на большую катушку…
– Чудное сравнение…
– Если же… галактики близки по массам и размерам, и в их составе сотни миллиардов звезд, то… в этом случае все будет зависеть от скорости и угла столкновения этих самых галактик, но в любом случае это событие будет очень красочное…
…возможно даже, галактические рукава отстанут от галактических ядер…
…и все это произойдет из-за центра масс, который появится задолго до самого столкновения галактик…
– А для чего ты это все рассказываешь?
– Чтобы тебе стало ясно, что не только внутри галактик, но и за их пределами звезды в пространстве перемещаются не по прямой линии…
…и если предположить, что при столкновении галактик криволинейные траектории некоторых звезд в какой-то точке пространства пересекаются, то не надо забывать, что когда две звезды достаточно сблизятся, скажем, когда расстояние между ними составит… три – четыре световых часа… или световой год…
– ?
– …а звезды будут довольно массивными, то у них появится все тот же центр инерции…
…они начнут притягиваться друг к другу, но из-за своих траекторий, скоростей и своей инерции они просто не столкнутся…
…вспомни, почему Луна не сталкивается с Землей…
…также произойдет и со звездами, траектории передвижения которых пересекаются…
…и если скорость сближения двух наших гипотетических звезд будет велика, то они просто-напросто разлетятся в разные стороны…
…если же скорость их сближения окажется невелика и одна из звезд, скажем, догнала другую, то эти звезды могут образовать двойную звездную систему, которая в дальнейшем может превратиться в так называемую тесную двойную систему, но только и при этом сценарии они никак не могут сразу столкнуться…
– А много ли двойных звезд?
– Если говорить об этой Галактике, то доля двойных и кратных звезд, как говорят, составляет более 50 %…
…а ближайшая к нам звезда, Проксима Центавра, входит в тройную звездную систему, называемую Альфа Центавра и, быть может, образовалась эта система лишь потому, что когда-то звезды этой звездной системы однажды очень сильно сблизились на сравнительно малых скоростях…
– И ты считаешь, что ни одна из этих двойных звездных систем не могла появиться в результате столкновения галактик?
– Так разговор-то вроде шел насчет непосредственного столкновения звезд в момент столкновения галактик!
Впрочем, я отвечу тебе на этот вопрос: звезды хоть и имеют высокую орбитальную скорость, но, на мой взгляд, большинство двойных и кратных звездных систем образовались из звезд, которые когда-то сблизились друг с другом на сравнительно малых скоростях…
– Понятно. А какова судьба звезд в… тесных двойных системах?
– Все звездные системы, я тебе напомню, считаются неустойчивыми системами. Даже двойные системы, так как окажись около такой системы какой-либо массивный объект, например, черная дыра или другая звездная система, и эта звездная система может разрушиться…
Но если двойная звездная система длительное время не подвергалась какому-либо внешнему воздействию, то благодаря силе притяжения эти звезды однажды могут так близко сойтись, что станут они называться тесными двойными системами, поскольку расстояние между звездами будет сравнимо с размерами самих звезд…
– Так близко?
– И если такое произойдет, то входящие в эту систему компоненты начнут, как считается, интенсивно обмениваться материей, что внесет существенные коррективы в ход озвученной звездной эволюции, поэтому звезды в тесных двойных системах эволюционируют несколько иначе, чем одинокие звезды…
…вот только понимаешь, хоть эта тема и жутко интересна, но она и довольно объемна, а потому, чтобы не отдаляться, рассматривая различные сценарии, я тебе скажу, что при самом ярком для воображения варианте событий…
…э, если одна из звезд была среднемассивной, а вторая сверхмассивной, то более массивная звезда, поскольку она эволюционирует быстрее, первой начинает превращаться в гиганта или сверхгиганта…
…при этом внешние слои этой звезды разрыхляются, и она значительно раздается в объеме…
…но так как рядом с ней находится другая звезда, которая обладает сильным гравитационным полем, то материя внешних слоев более массивной звезды, как сейчас считается, начинает перетекать на звезду-компаньона…
…иначе говоря, более массивная звезда начинает терять свою массу, а менее массивная звезда, наоборот, за счет аккреции увеличивает массу, что приводит и к увеличению ее температуры, и к ускорению ее эволюции…
Когда более массивный компонент этой двойной системы вырождается, то есть в этой звезде прекращаются термоядерные реакции, и она сбрасывает свои внешние слои, а менее массивная звезда начинает превращаться в гиганта, то тогда происходит обратное перетекание вещества…
…отчего вырожденная звезда начинает прирастать материей своего компаньона и на ее поверхности вновь начинаются термоядерные реакции, но уже другого типа…
…а это приводит к тому, что вновь обретенная материя, набрав какую-то критическую массу, сильным термоядерным взрывом сбрасывается в пространство…
