Один из комментаторов в предыдущей статье высказал сомнение в том, что на коллапсирующий объект вращения не будет действовать центробежная сила, так как нет причины её появления. Причину появления этой силы создала природа. Каким образом появилось вращение у первичных объектов, ещё предстоит выяснить. Возможно, вращение появилось при образовании вещества из частиц, а, возможно, иначе. Сейчас же моё открытие показывает как образуются галактики при распаде объектов вращения. И это главное, а узнать причину появления вращения первичных объектов, это задача будущего.
Природа создала первичные объекты вращения, из которых при их распаде образовались первичные галактики. И теперь все объекты в галактиках вращаются, и вращение не исчезнет на протяжении всей эволюции галактик. А то, что именно так, при распаде объекта вращения, образуются галактики, указывает данное открытие.
И так, для того чтобы объект вращения распался с возникновением новой системы, недостаточно только разрыва его в каком-то месте. Для полного распада с возникновением новой системы необходимо ещё одно обязательное условие. А именно: в момент извержения газопылевой смеси, её скорость должна быть выше скорости убегания (второй космической скорости) для объекта с массой в момент начала его распада. Эта скорость рассчитывается по известной формуле:
V = (2GM/R)^0,5
В случае равновесия сил (уравнение 1), а также в случае сообщения низвергающемуся газу только первой космической скорости, высвободившийся газ сможет покинуть объект, но движение его по круговым, замкнутым орбитам, создаст такой же тор, только выше (далее) первого тора, который вновь станет коллапсировать (сжиматься), и так до бесконечности будет повторяться процесс. Поэтому для распада с возникновением новой системы необходимо условие одно: чтобы скорость газопылевой смеси при извержении из тора была выше второй космической скорости для объекта с массой галактики и в соответствии с размером (радиусом) объекта в момент его распада. Только при таком условии низвергающийся газ покинет область распада объекта, продолжив движение по спиральным, незамкнутым траекториям, постепенно, продолжая расширение.
Для начала попробуем оценить вклад давления газа, которое образуется во время коллапса кольца (тора) перед его распадом, в скорость вещества распада. Этот вклад давления был проведен на основании исследования многих узоров галактик, диск которых виден сверху, или, как говорят, видимых «плашмя». Исследование это поясню на узоре следующей спиральной галактики:
На узоре выбирается участок ярко выраженной спирали. Из центра галактики проводится одна линия до пересечения с этой выбранной частью спирали, а другая линия проводится также из центра под углом 90 градусов к первой линии до места пересечения её с выбранной частью спирали. Далее измеряются оба отрезка. Малый отрезок принимаем за единицу (это будет масштаб нашего измерения). Разница между отрезками делится на длину малого отрезка (для вычисления его в принятом нами масштабе). Получаем величину пути, пройденному распавшимся веществом в радиальном направлении, в принятом нами масштабе : z
Теперь можно составить пропорцию, исходя из того, что за время поворота объекта вращения (кольца) на 90 градусов, его произвольная точка окружности с максимальным диаметром преодолела расстояние: 2*3,14*R/4 , или в принятой системе измерения это расстояние равно: 2*3,14*1/4 = 2*3,14/4 . За это время низвергающая газопылевая смесь преодолела в радиальном направлении расстояние, определенное выше - z . Можно считать, что отношение пройденных путей равно отношению скоростей (при равномерном движении это отношение строго равно). При малом угле поворота объекта распада (кольца) радиальная скорость выброса вещества могла почти не измениться.
Тогда можем записать соотношение: Vp/Vл = 4z/2*3,14 = 2z/3,14.
Для данной галактики были произведены следующие измерения, и получены следующие данные: R = 29 мм, ОА = 53 мм
При этих данных z = (53 - 29)/29 = 0,83 а Vp/Vл = 2*0,83/3,14 =0,53
То есть Vр = 0,53Vл
У других спиральных галактик это минимальное соотношение составляет в среднем около: Vр = 0,2Vл. Но наибольшее соотношение скоростей линейной и радиальной у кольцевых галактик. Так у галактики, изображённой на заставке в предыдущей статье (часть 1), известной как объект Хоага, это соотношение составляет около: Vр = 0,94Vл.
Если учесть, что линейная скорость вращения кольца к моменту его распада достигает очень огромного значения (примерное значение линейной скорости распада будет определено далее), то радиальная скорость распада сопоставима по значению с линейной скоростью вращения объекта, и также должна достигать громадной величины. А в случае образования кольцевых галактик эти скорости будут почти равны. Поэтому давление газа, создаваемое при коллапсе, к моменту распада объекта вращения, оказывает существенное значение (если не определяющее) на процесс распада, и им нельзя пренебрегать. Это давление должно достигать очень значительных величин. Без давления газа в объекте (кольце), не возможен его полный, вернее существенный, распад. Поэтому только однозначный ответ следует на вопрос о состоянии вещества в кольце перед его распадом – это в основе газ с находящимися в нём твёрдыми телами. Если в будущем доля газа в галактиках уменьшится по мере превращения газа в твёрдые элементы в термоядерных реакциях, протекающих в звёздах, то распад галактик при окончательной фазе сжатия может прекратиться.
Процесс извержения газа из кольца при зарождении галактики протекает стремительно. Так у спиральных галактик ветви закручены всего на 1,5 - 2 оборота. То есть за 1,5 - 2 оборота кольца должен извергнуться почти весь сжатый газ, содержащийся в кольце перед его распадом. Учитывая огромную линейную скорость вращения кольца перед его распадом, время для распада получается очень ограниченным, и извержение газа должно быть интенсивным. Чем же достигается интенсивное извержение газа при распаде кольца? Ещё раз посмотрим на рисунок, приведённый в предыдущей статье (часть 1). Поверхность "стенок" кольца (слово "стенки" взято в кавычки потому, что как таковых их нет в коллапсирующем кольце, как, к примеру, у баллона с сжатым газом), где отмечены элементы 2, 3 и 4, не будет разрушена к моменту разрушения поверхности кольца в районе "слабого" места (где элемент 1), и на эту часть поверхности кольца действуют силы, сумма которых ещё не равна нулю, и там продолжается сжатие кольца, даже когда в «слабом» месте кольца остановится сжатие. Поэтому эти поверхности ("стенки") кольца при извержении будут стремительно быстро смещаться в направлении к месту извержения газа при прорыве, этим помогая выталкивать газ по местам его прорыва в "слабом" месте. Процесс распада, таким образом, идёт ещё и по принципу действия поршневого насоса. Причем очень эффективного насоса, так как сила тяготения и центробежная сила к моменту распада по величине достигают громадных величин, за счёт которых и происходит выталкивание газа.
Благодаря процессу выталкивания газа неразорвавшимися "стенками" кольца, давление газа в кольце, при извержении газа, не падает, что позволяет осуществить быстрый процесс извержения почти всего газа из кольца с большой радиальной скоростью выброса газопылевой смеси. Так в реальности громадная масса вещества, составляющая в кольце массу всей галактики, выбрасывается при распаде очень быстро, и за время распада объект вращения успевает повернуться всего лишь на 1,5 – 2 оборота, образуя спиральную галактику! А при других видах распада, о которых будет описано далее, за время распада объект вращения (кольцо) успевает повернуться лишь на угол не более 30 градусов, что составляет около 0,08 оборота.
И так почти вся газопылевая смесь изверглась из кольца (почему совсем малая часть газопылевой смеси не покинула объект распада, это отдельный разговор), теперь её не может удержать гравитация малой, оставшейся на прежнем месте кольца, части газопылевой смеси (из которой, кстати, и образуется сверхмассивная черная дыра в центре галактики, а не по причине, которая сейчас озвучивается астрофизиками), и извергшаяся газопылевая смесь продолжит своё движение, удаляясь от места его извержения. То есть распавшееся вещество из кольца движется также, как ракета, выходящая в космос и покинувшая притяжение планеты, с 2-й космической скоростью. Ракета будет всё время удаляться от планеты, и не вернётся к ней, если только не подействуют на неё дополнительные силы.
Если изобразить вектора скорости вещества на различных участках извержения вещества, то будет видно, что при таком извержении все части газопылевой смеси (а смесь неоднородна из-за присутствия в ней остатков твердых планет, возможно, и неразрушенных планет) движутся удаляясь друг от друга. То есть, образовавшаяся в дальнейшем галактика будет расширяться после распада объекта. Траектория движения выброшенного вещества будет спиралевидной формы за счет действия гравитации сначала со стороны кольца распада. а затем со стороны центральной части, распавшегося вещества. Это хорошо видно на узоре спиральной галактики, где вещество расположилось спиралеобразно.
Поскольку извергающаяся газопылевая смесь неоднородна по плотности, и имеет сгустки плотности, то эти сгустки, извергающиеся в короткий промежуток времени объединяются за счёт гравитации, и движутся уже совместно по таким же спиральным траекториям, В дальнейшем из таких объединений вещества в галактике образуются планетарные системы, которые будут двигаться совместно, и в которых процесс расширения не действует. Но в целом планетарные системы движутся в галактике также по спиральным траекториям, удаляясь друг от друга.
Из описанного следует следующий закон:
Первый закон движения звёздных систем в галактиках следует из условия распада объекта вращения:
Галактики не могут находиться в стационарном состоянии. Они либо расширяются (фаза расширения), либо сжимаются (фаза сжатия).
Звёздные системы в галактиках движутся удаляясь друг от друга в фазе расширения галактики, и приближаются друг к другу в фазе сжатия галактики.
Можно по другому сформулировать первый закон: Звёздные системы в галактиках движутся при неуравновешенных силах тяготения и центробежных.
Кинетическая энергия, которой обладала газопылевая смесь после полного распада объекта вращения (кольца), в процессе движения и расширения газа, не сможет оставаться постоянной, постепенно уменьшаясь на преодоление сил гравитации, и переходя в потенциальную энергию расширяющейся системы. Тогда согласно, теоремы вириалы, можно записать:
V^2 = GM/R и V1^2 = GM/R1, откуда получаем:
V^2/V1^2 = R1/R
Обозначим через n = R1/R масштабный коэффициент, показатель увеличения линейных размеров расширяющейся системы. Тогда:
V1^2 = V^2/n или V1 = V/n^0,5 (1)
Выражение (1) представляет второй закон движения звёздных систем в галактиках. Его можно сформулировать следующим образом:
Квадрат скорости движения звездных систем в галактике уменьшается пропорционально увеличению линейных размеров расширяющейся системы.
И, наоборот, при сжатии галактики квадрат скорости движения звездных систем возрастает пропорционально уменьшению линейных размеров.
Зная, что V = wR, формулу (1) можно записать по другому:
w1^2 = w^2/n^3
Используя второй закон движения звёздных систем в галактиках, определим соотношение сил тяготения и мгновенной центробежной, действующих на произвольно взятую звёздную систему, когда она находилась на расстоянии R от центра распада. А затем, для случая, когда она находилась на расстоянии 2R от центра распада. В этом случае масштабный коэффициент будет: n = 2R/R = 2.
Когда звёздная система находилась на расстоянии R от центра галактики, её линейная скорость вращения составляла: V, а значения центробежной силы и силы тяготения запишутся соответственно:
Fцб = mV^2/R и Fт = GMm/R^2
Соответственно при нахождении звёздной системы на расстоянии 2R от центра галактики её линейная скорость вращения будет согласно формулы(1):
V1^2 = V^2/2
А значение центробежной силы составит: Fцб1 = mV1^2/R1 = mV^2/2*2R = =mV^2/4R
То есть значение центробежной силы уменьшится в 4 раза в сравнении с начальным положением системы. Но и сила тяготения, действующая на звёздную систему при этом расширении, уменьшится также в 4 раза при постоянной массе галактики, согласно закону Ньютона:
Fт = GMm/(2R)^2 = GMm/4R^2
Такой же расчет проводим при расширении галактики и нахождении звёздной системы на расстоянии 4R. В этом случае:
R2 = 4 R, n = 4R/R = 4, V2^2 = V^2/4, тогда:
Fцб2 =mV2^2/R2 = mV^2/4*4R = mV^2/16R, а
Fт2 = GMm/R2^2 = GMm/(4R)^2 = GMm/16R
В этом случае уменьшение значений центробежной силы и силы тяготения в сравнении с соответствующими значениями начального положения также уменьшается равнозначно – в 16 раз.
Получается, что: соотношение между уменьшением силы тяготения и центробежной силой сохраняется постоянно на всём протяжении расширения галактики.
Это и есть третий закон движения звездных систем в галактике.
То есть на всей стадии расширения галактики, звёздные системы движутся при неуравновешенных силах тяготения и центробежных. Поэтому их траектории движения ни когда не выйдут на круговые, замкнутые орбиты. На протяжении всей стадии расширения, движение их будет осуществляться по спиральным траекториям.
Из третьего закона следует очень важный вывод: раз соотношение между двумя указанными силами сохраняется на всей стадии расширения галактики, то траектория движения звёздных систем по спирали не будет менять своих характеристик по времени. Благодаря чему узор галактик не меняется на протяжении многих миллиардов лет их существования. Можно сказать и так: каков узор газопылевой смеси образовался во время распада объекта вращения, таков узор и останется на протяжении всей фазы расширения. Такое расширение галактик можно ещё сравнить с печатанием фотоснимка с негатива - как бы многократно мы не увеличивали бы изображение негатива, общая картина на позитиве фотоснимка не изменяется.
Только это открытие правильно объясняет то, что узор спиральных галактик не изменяется на протяжении многих миллиардов лет существования их, хотя за это время он должен был вообще исчезнуть. Согласно общепринятой теории узор спиральных галактик не исчезает, потому что он не является материальным образованием, а также из-за того, что узор представляет собой волну плотности, волну возмущения гравитационного потенциала. Но это же объяснение в корне не верно, если не сказать хуже.
Понятно, что данные законы справедливы и для фазы сжатия галактики. Однако в фазе сжатия скорость движения звёздных систем увеличивается по мере уменьшения размеров галактики. Поэтому формула по определению скорости звёздных систем в фазе сжатия имеет вид:
V1^2 = V^2*n, или V1 = V n^0,5 (2)
Здесь масштабный коэффициент n = R/R1 - показатель уменьшения линейных размеров галактики в фазе сжатия.
Продолжение в следующей статье.