Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
5.1. Светимость звезд – свойство Вселенной
Звезды выделены среди космических тел, благодаря их способности светиться. Современная наука объясняет светимость звезд происходящими в их недрах ядерными реакциями, но недостаток регистрируемых солнечных нейтрино заставляет задуматься над справедливостью подобного утверждения. Однако измерения тепловых потоков планет также показывает их способность генерировать тепло. Аномальные характеристики свечения демонстрирует еще один класс космических объектов – квазары. При этом каждый из перечисленных объектов требует собственной теории, объясняющей их светимость.
Чтобы этого не случилось, обратим своё внимание на фундаментальную константу Вселенной – отношение количества фотонов N? к количеству барионов NB в единице пространства. Из общих свойств Вселенной следует, что это отношение во Вселенной постоянно и связано с отношением скоростей фотонов C и гравитонов Vg:
Воспользуемся этим фундаментальным соотношением для обоснования светимости космических тел.
Количество фотонов, излучаемых космическим телом, связано с величиной его поверхности (r – радиус космического тела), температурой T и временем свечения t соотношением:
N? = ?N?*t ? r2*T3*t.
Количество фотонов в единице объёма космического пространства будет равно:
Здесь R – радиус некоторого объёма космического пространства.
Количество барионов в том же объёме пространства связано с массой тела:
NB ? M.
Если воспользоваться законом расширения Вселенной:
то условность выбора объёма космического пространства позволяет упростить формулу:
Для исключения приближений рассмотрим относительную светимость [15]:
(27)
Здесь параметры с нижним индексом «o» принадлежат Солнцу, то есть вся зависимость нормирована на соответствующую константу Солнца.
В табл. 10 исходных данных для расчета включены усредненные параметры звезд главной последовательности.
Рассчитаем относительные константы для усредненных параметров звезд главной последовательности. Результаты расчета по уравнению (27) показаны на рис. 9.
В табл. 11 приведены параметры планет-гигантов Солнечной системы, Земли и тела с температурой в максимуме спектра, равной T* = 2,73 K (M*) (температуре реликтового излучения).
Рис. 9 демонстрирует достаточно плотную группировку точек относительно линии уровня 1 (соответствующий Солнцу). Учитывая большую ошибку при измерении физических параметров звезд, предложенный теоретический параметр хорошо согласуется с прогнозом, учитывая, что он охватывает весь диапазон звёзд главной последовательности.
На основании уравнения (27) вычислена температура планет Солнечной системы (приведена в табл. 11 в скобках) [16]. В табл. 11 параметры M и R приведены в размерах относительно Солнца.
На основании уравнения (27) вычислена температура планет Солнечной системы в Кельвинах (прогноз показан в скобках). Согласие расчётной температуры и наблюдаемой для планет-гигантов хорошее и тем лучше, чем дальше планета от Солнца. Для Земли предсказанная температура значительно меньше наблюдаемой, что связано с освещением поверхности планеты Солнцем.
Таблица 10
Параметры звёзд главной последовательности
|
Спектральный класс |
Масса M |
Радиус R |
Температура T |
|
|
O8 |
26 |
8,7 |
7,00 |
1,52 |
|
O9 |
20,5 |
7,4 |
6,45 |
1,77 |
|
B0 |
13,3 |
6,0 |
4,99 |
1,56 |
|
B1 |
11,1 |
5,4 |
4,58 |
1,60 |
|
B2,5 |
9,4 |
4,9 |
4,26 |
1,68 |
|
B2,9 |
6,55 |
4,05 |
3,33 |
1,39 |
|
B3 |
6,11 |
3,85 |
3,17 |
1,36 |
|
B4 |
4,89 |
3,35 |
2,70 |
1,21 |
|
B5 |
4,39 |
3,1 |
2,45 |
1,08 |
|
B7 |
4,0 |
2,9 |
2,31 |
1,07 |
|
B8–B9 |
3,2 |
2,5 |
2,02 |
1,03 |
|
A0 |
2,8 |
2,25 |
1,91 |
1,10 |
|
A5 |
2,0 |
1,75 |
1,60 |
1,17 |
|
F0 |
1,8 |
1,6 |
1,53 |
1,23 |
|
F5 |
1,5 |
1,4 |
1,36 |
1,19 |
|
G0 |
1,33 |
1,28 |
1,26 |
1,18 |
|
G5 |
1,07 |
1,05 |
1,08 |
1,13 |
|
K0 |
0,85 |
0,88 |
0,92 |
1,04 |
|
K5 |
0,65 |
0,72 |
0,81 |
1,12 |
|
M0 |
0,52 |
0,6 |
0,72 |
1,18 |
|
M5 |
0,22 |
0,3 |
0,52 |
2,13 |
|
M7,25 |
0,11 |
0,17 |
0,44 |
4,45 |
|
M8,5 |
0,056 |
0,128 |
0,28 |
3,15 |
Температуре T* = 2,73 K соответствуют масса и радиус космического тела: M* = 6,8*1022 кг; R* = 2230 км, что хорошо согласуется с массами и размерами спутников планет.
Указанная масса является в макромире минимально возможной. Если космическое тело имеет меньшую массу, то оно со временем рассыплется на мелкие части из-за расширения. Поскольку космические тела занимают три структурных уровня Вселенной (звезда, планета, спутник планеты) и наиболее лёгкие занимают низший из них, то таких космических тел во Вселенной наибольшее количество. Следовательно, «реликтовое излучение» можно объяснить светимостью этих самых лёгких космических тел.
Рис. 9. Зависимость теоретического параметра 
от массы звезды
Точки – значения параметра для каждого класса звёзд главной последовательности. Пунктирная линия – прогноз равный 1
Таблица 11
Параметры планет-гигантов, Земли и тела с температурой 2,73 K
|
Спектральный класс |
Масса M |
Радиус R |
Температура T, К |
|
|
Юпитер |
9,55*10–4 |
0,1026 |
143 (266) |
(1) |
|
Сатурн |
2,84*10–4 |
0,0868 |
134 (168) |
(1) |
|
Уран |
4,37*10–5 |
0,0349 |
76 (66) |
(1) |
|
Нептун |
5,18*10–5 |
0,036 |
72 (71) |
(1) |
|
Земля |
3*10–6 |
0,00917 |
280 (17,4) |
(1) |
|
M* |
3,3*10–8 |
(0,0032) |
(2,73) |
(1) |
Уравнение (27) хорошо показало себя для всего диапазона космических тел, поэтому приведённое соотношение может иметь фундаментальное значение для объяснения светимости и эволюции звёзд.
В предлагаемой теории нет понятия «звезда» – космического тела, которое выделяет энергию благодаря происходящим в его недрах ядерным реакциям. В теории Вселенной всякое космическое тело должно «светить», потому что это свойство Вселенной.
Полученные значения хорошо согласуется с массами и размерами истинных спутников планет.
Поскольку уравнение (27) хорошо работает для всего диапазона космических тел, то уравнение имеет фундаментальное значение и служит объяснением тех потоков тепла из недр планет-гигантов, которые хорошо ощутимо на Юпитере.
По мере расширения Вселенной происходит пропорциональное увеличение масс ее составляющих (возможно за счёт появления новых нейтронов) и пропорциональное выделение энергии (в том числе и за счёт распада нейтронов). Баланс между электромагнитным и гравитационным взаимодействиями при этом сохраняется. Такой подход совершенно меняет наше представление о причинах светимости звёзд и о выделении тепла другими космическими телами.
Воспользуемся уравнением (27) и вычислим эволюцию температуры Солнца исходя из возраста Вселенной равного 10,1 млрд. лет.
Результаты расчета приведены на рис. 10.
Рис. 10. Эволюция температуры Солнца
в максимуме спектра от возраста
Как видно из рис. 10, температура молодого Солнца была тем ниже, чем оно было моложе.
Количество фотонов с единицы поверхности (в относительных единицах) было значительно больше у молодого Солнца по сравнению с Солнцем нашего времени (рис. 11).
Рис. 11. Эволюция количества фотонов
с единицы поверхности Солнца от возраста
Подобные расчёты служат обоснованием необычных свойств таких космических объектов как квазары, так как массы и радиусы космических тел и их структур растут с возрастом линейно, а светимость уменьшается в квадрате. Из-за указанных особенностей в наиболее удалённых областях Вселенной должны наблюдаться структурированные объекты и наиболее интересные из них следует искать в красной и инфракрасной области спектра.