весь этот путь или заметную его часть. Как правило, срок их жизни на главной последовательности не превышает 10 млрд. лет. Поэтому в космосе должно находиться множество погасших карликов — памятников некогда ярким мирам.
Если масса звездного ядра превышает 1,2. М€, судьба звезд оказывается несколько более впечатляющей.
Сброс оболочки сопряжен в этом случае с одним из самых мощных процессов во Вселенной — вспышкой Сверхновой. Пиковая светимость такого объекта того же порядка, что и светимость целых галактик. Вещество, выброшенное взрывом, расширяется в окружающее пространство со скоростями до 10 000 км/с, причем общее энерговыделение доходит до 1045 Дж. Видимо, столь мощный взрыв связан с протеканием в массивном звездном ядре реакции синтеза довольно сложных атомных ядер. При разогреве до миллиарда градусов начинается синтез кислорода, неона, натрия и более тяжелых элементов. Для этих реакций характерны высокая скорость и огромное энерговыделение — в 10–15 раз выше, чем при синтезе легчайших ядер. В результате химический состав такой звезды оказывается куда сложней, чем у менее массивных звезд. Можно сказать, что конечные стадии ее эволюции создают своеобразный термоядерный комбинат по производству тяжелых элементов. Действительно, при взрыве Сверхновой в пространство выбрасывается значительное количество элементов, которые не могут образоваться за счет чисто космологической эволюции — в эпоху ядерно-плотной Вселенной на это просто не хватает времени. Взрывы Сверхновых постоянно обогащают межзвездную газово-пылевую среду.
Благодаря относительно быстрой эволюции вдоль главной последовательности, от нескольких миллионов до нескольких миллиардов лет, самые древние массивные звезды давно успели пройти свой путь и значительно изменить химический состав Вселенной. Из выброшенного ими вещества стали формироваться звезды второго поколения, к которым относится и наше Солнце.
После завершения термоядерных циклов ядра массивных звезд сжимаются гораздо сильней, не задерживаясь на стадии белых карликов. Если их масса не превышает 2,5–3 М€, они завершают свою эволюцию в виде пульсаров нейтральных звезд с плотностью атомного ядра.
При большей массе эволюция звездного остатка должна неизбежно завершиться черной дырой — не известны силы, способные приостановить сжатие и в этой ситуации. Впрочем, если ядро звезды быстро вращается, возможен дополнительный сброс массы и остаток должен избежать чернодырного финиша. Первое поколение массивных звезд, образовавшихся на первом этапе космогонической фазы (13–15 млрд. лет назад), в основном завершило свой путь, преобразовавшись в сгустки темной материи — нейтронные звезды и черные дыры, проявляющие себя в кратных системах, вблизи от более молодых и активных звезд. С другой стороны, очень правдоподобно, что вторичные конденсации охотно развиваются неподалеку от места взрыва Сверхновой, повышающего плотность вещества в своей окрестности. «Семейные ячейки» звезд, видимо, наблюдаются, но общая закономерность их образования до конца не ясна, не совсем понятны и правила химической наследственности, хотя роль изменения химического состава изучена очень неплохо.
Теперь обратимся к эволюции в масштабах околозвездного пространства проблемам планетарной космогонии.
Планетам не слишком повезло, астрофизики гораздо уверенней чувствуют себя, обсуждая происхождение звезд и галактик. Это и неудивительно природа предоставила нам обширнейшую коллекцию гигантских объектов на разных стадиях эволюции, но открыла для непосредственного изучения лишь одну планетную систему.
Современная точка зрения в основном соответствует классическим идеям Канта-Лапласа, но, разумеется, на гораздо более высоком уровне. Принимается во внимание неплохо исследованный химический состав, распределение момента количества движения и магнитное поле. Первичная туманность, из которой по мере сжатия формируются Солнце и планеты, обладает большим вращательным моментом. От туманности отделяются газово-пылевые диски, удаляемые от основной массы магнитным полем. Вращение основной массы несколько тормозится, а вещество дисков постепенно сгущается в планеты. Ситуация такова, что рождающаяся звезда как бы заранее сбрасывает большую часть своего момента будущим планетам — лишь бы правильно работало магнитное поле. В результате основными носителями момента становятся массивные и далекие от центра планеты. В Солнечной системе основная его часть заключена в движении Юпитера и Сатурна.
Видимо, нормальное поведение силовых линий магнитного поля имеет место у не слишком горячих и массивных звезд спектрального класса F5 и ниже. Судя по имеющимся оценкам, их собственное вращение сильно заторможено. Можно думать, что большинство из них обладает планетными системами — иначе куда бы делось 80–90 % такой фундаментальной сохраняющейся величины, как момент импульса? Разумеется, при этом предполагается, что протозвездные облака близкие по массе и составу эволюционизируют одинаково. Данные факты составляют наглядную основу нашей убежденности в множественности планетных миров.
Моделирование сложной задачи планетной космогонии успешно проводится с помощью ЭВМ, которые разыгрывают различные варианты гравитационной конденсации. В основном работа ведется с прицелом на параметры Солнечной системы. Среди решений, представляемых ЭВМ, возникают и такие распределения по массам и расстояниям до Солнца, которые хорошо соответствуют наблюдениям. Наряду с ними встречаются и совсем иные решения — это указывает на разнообразие конкретных вариантов планетной системы, реализующихся у звезд типа Солнца.
Например, протооблако может породить пятнадцатипланетную систему с более или менее равномерным распределением масс между планетами (от 0,06 Мa до 32,7 Мa). В другом варианте едва ли не вся масса протопланетных дисков конденсируется в гигантскую планету (М »5050 Мa » 0,015 М€), расположенную в 11 астрономических единицах от центрального светила. Такая планета, по-видимому, способна стать слабой звездой. Это показывает, что между одиночными звездами с планетной системой и двойной системой звезд нет пропасти. Но, вероятнее всего, парное звездообразование должно охотней идти в ситуации с более массивной начальной туманностью.
Численное моделирование принесло удивительный результат. Оказывается, при весьма правдоподобных условиях вращающееся и сжимающееся протозвездное облако стремится стать не дискообразным, а тороидальным — на определенной стадии оно выглядит, как «бублик», лишенный центральной конденсации. Но такой газовый бублик очень неустойчив и, вероятней всего, быстро фрагментирует на 2 крупных сгустка и несколько мелких. Последующее взаимодействие главных сгустков определяет судьбу облака — оно превращается либо в двойную звездную систему, либо в систему звезды с большой планетой. Последний вариант реализуется в том случае, если один из сгустков входит в режим «вампира», отсасывая атмосферу соседа, а, следовательно, и большую часть его массы. Сгусток-вампир становится протозвездой и как значительно более массивное тело стремится расположиться практически в центре инерции облака. Зато второй сгусток-протопланета отбирает основную часть суммарного момента количества движения, оставляя на долю партнера лишь несколько процентов этого момента. Это очень похоже на наблюдаемую ситуацию с Солнцем и Юпитером. В таком подходе именно двойные звездные системы и звезды с большими планетарными спутниками представляются наиболее распространенным населением Галактики. Пожалуй, самый важный результат исследований по космогоническому моделированию — высокая вероятность формирования планет в процессе рождения звезды.
Завершая этот раздел, необходимо подчеркнуть следующее. Нарисованная здесь картина является в определенной мере усреднением многих моделей. В последние десятилетия космогония развивается необычайно интенсивно. Теория стремится с максимальной точностью объяснить все известные факты, но количество фактов и их взаимосвязей все время растет. Поэтому многие элементы приведенной картины непрерывно переосмысливаются. Факторы, на которые когда-то не обращали должного внимания, нередко выдвигаются на первый план. Скажем, в галактической космогонии существует очень серьезная проблема первичных вихрей. Простое постулирование вращения протогалактических облаков не кажется уже вполне удовлетворительным хотелось бы вывести это важнейшее наблюдаемое явление из каких-то общих космологических принципов. Многое еще не ясно в теории эволюции галактических ядер, да и привычных звезд, особенно в начальной фазе. В этих областях буквально на глазах формируется, пожалуй, самая молодая ветвь астрофизики. Продвигаясь в анализе протозвездной фазы, мы сумеем лучше понять и ранние
