Найти тему
Зуфар Хайруллин

Формирование протопланетного облака.

Мысли о разном.

В статье представлены соображения о процессе формирования межзвёздных облаков, шаровых скоплений звёзд и протопланетных облаков.

На начальном этапе формируется облако из газа, исходящего из внутренних областей галактики. Облака могут достигать десятков парсек в диаметре и иметь среднюю плотность 10²—10³ частиц в кубическом сантиметре и 10⁴—10⁶ солнечных масс. Облако для внешних объектов обладает слабой силой гравитации.

Рис. 1. Метеориты и пылевые частицы тормозятся в межзвёздном облаке
Рис. 1. Метеориты и пылевые частицы тормозятся в межзвёздном облаке

Газ в облаке может иметь спокойное состояние и турбулентное. Рассмотрим формирование планетной системы при относительно спокойном состоянии газа в облаке.

По галактике с огромными скоростями движутся множество астероидов, метеоритов и частиц пыли. Их происхождение – взрывы новых и сверхновых звёзд. Они движутся по космическим просторам галактики, пока не наткнутся на газовое облако. Газовые облака хоть и имеют очень маленькую плотность, но занимают огромные пространства и образуют своеобразную сеть для пыли и метеоритов.

Мелкая пыль застревает в облаке газа, а метеориты и астероиды снижают скорость своего движения (Рис. 1.). Если астероид или метеорит пройдёт через несколько таких газовых облаков, то его скорость снизится настолько, что он не сможет вырваться из гравитационного притяжения очередного газового облака. Будет происходить накопление пылевого и метеоритного материала в облаке.

Рис.2. Попадая в местную группу метеоритного мусора, метеориты не могут вырваться из неё.
Рис.2. Попадая в местную группу метеоритного мусора, метеориты не могут вырваться из неё.

Метеоритный мусор и пыль в облаке будут накапливаться не равномерно. Если в облаке образовалась некоторая неравномерность в накоплении метеоритного вещества, то в дальнейшем она будет только увеличиваться, так как такая неравномерность сама является ловушкой для метеоритов и пыли. Вероятность столкновения метеоритов в ней существенно увеличивается.

В накоплении метеоритного вещества наступает момент, когда образуется местная гравитационно-связанная группа из метеоритного мусора. Таких групп в межзвёздном облаке может образоваться множество. Из них в дальнейшем сформируются звёзды. А они в свою очередь в дальнейшем образуют звёздное шаровое скопление.

Попадая в такую группу, метеориты уже не могут вырваться из неё (Рис. 2.). Метеориты циркулируют вокруг общего центра масс группы, тормозятся газом межзвёздного облака, передавая часть энергии движения ему. Также метеориты испытывают столкновения с другими метеоритами на своей траектории и ещё больше теряют скорость.

Рис. 3. Окружающий газ медленно сжимается вокруг местной группы.
Рис. 3. Окружающий газ медленно сжимается вокруг местной группы.

Газ в облаке может находиться в спокойном состоянии или в турбулентном движении. Двигаясь вокруг общего центра масс гравитационно-связанной группы, метеоритный мусор испытывает сопротивление движению в окружающем её газе и постепенно скорость его падает. Метеоритный мусор постепенно приближается к центру масс группы. Если газ находился в относительно спокойном состоянии, то этот движущийся метеоритный мусор передаёт часть энергии движения (увлекает за собой) газу. Таким образом газ и гравитационно-связанная группа начинают двигаться в одной плоскости вокруг общего центра масс. Окружающий газ постепенно сжимается вокруг местной группы. Так как у гравитационно-связанной группы нет выраженного ядра, а есть общая гравитационная связь вещества, то на газ будет воздействовать сила притяжения на внешних границах (Рис.3.). Поэтому газ начнёт сжиматься прежде всего на внешних границах гравитационно-связанной группы. Образуется пузырь из газа. При турбулентном движении газа в межзвёздном облаке плоскости движения метеоритного мусора и газа в местной гравитационно-связанной группе вокруг общего центра масс могут не совпадать. Тогда будут формироваться две плоскости вращения — одна для метеоритного мусора и вторая для газа (Рис.4.). Могут не совпадать углы между плоскостью вращения метеоритного мусора и плоскостью вращения газа, а также направления и скорости их вращения. Это всё влияет на дальнейшие сценарии развития протопланетного облака.

Рис. 4. Плоскость вращения газа и усреднённая плоскость вращения метеоритного мусора могут не совпадать.
Рис. 4. Плоскость вращения газа и усреднённая плоскость вращения метеоритного мусора могут не совпадать.

Некоторые группы образуются довольно близко друг к другу. По мере роста масс групп гравитационно-связанного метеоритного мусора, их сила гравитации начнут влиять друг на друга. Если это малоподвижные группы, то взаимное притяжение приведёт к их слиянию. Если у этих групп будет некоторое относительное движение, то образуется связанная из одной или нескольких групп система, вращающаяся вокруг общего центра масс. Время их сближения будет небольшим. И за это время в группах могут образоваться звёзды. Таким образом образуются двойные, тройные звёзды. Многокомпонентность таких образований сдерживается сложностью траекторий движения составляющих их звёзд. Поэтому вряд ли возможно образование систем больше чем из трёх звёзд.

https://drive.google.com/open?id=1m9kAW6qbX2I9AJ1nAlUWTMF6Dj4yDr3y