Источники энергии звёзд

В последние 10 лет окончательно было установлено, как именно формируются звезды. Происходит это в тех областях галактического пространства, где собирается большая масса достаточного для образования звезды межзвездного газа, который под воздействием собственного тяготения разогревается и сжимается до того момента, пока температура не достигнет критического значения, необходимого для протекания ядерной реакции.

Данный вопрос был впервые поставлен в 40-е годы XIX века, как уже отмечено выше, с открытием закона сохранения энергии. Стало, сразу же ясно, что в принципе источником энергии может быть гравитация. Один из отцов закона сохранения энергии, Роберт Мейер, полагал, что Солнце, к примеру, светится за счёт кинетической энергии выпадающего на него метеорного вещества. Любопытен тот факт, что в ходе многих десятилетий гипотезу Мейера считали чуть ли не смехотворной и упоминали её только лишь как исторический курьез. Однако сегодня точно установлено, что модернизированный вариант механизма Мейера – аккреция – в современном мире звезд играет важную роль.

Герман Гельмгольц, другой пионер принципа сохранения энергии, предположил, что может поддерживаться свечение Солнца его вековым медленным сжатием, что и приводит, к выделению гравитационной энергии.

Вслед за Гельмгольцем вскоре Дж. Томсон (наиболее известный как лорд Кельвин, получивший свой титул за научные заслуги) немного уточнил его оценку времени подобного сжатия, учтя при этом в распределении солнечного вещества неоднородность вдоль радиуса. За счет , как мы говорим теперь, кельвиновского сжатия Солнце могло бы, светить только лишь десятки миллионов лет, при этом заметно не меняясь. Любопытен тот факт, что сам Кельвин, а в последствии и многие иные, рассматривали это как серьёзный аргумент против правильности существующих дарвиновских представлений о биологической эволюции, котрые требовали, по крайней мере, на порядок больших времен. Вера в закон сохранения энергии в конце XIX века была незыблема – а никакого иного источника энергии звёзд, кроме самогравитации, видно тогда не было. Правда, оценка возраста Земли, которую получили путём геологических изысканий, давали по крайней мере сотни миллионов лет, что и указало на необходимость в поиске какого-то иного дополнительного источника энергии солнца.

Вскоре, после открытия радиоактивности, ситуация крайне резко обострилась, стала просто катастрофической. Поэтому отыскание источника энергии звёзд и Солнца стало одной из самых жгучих проблем научного естествознания.

Считалось первоначально то, что вырабатывает наше Солнце свою энергию по первой схеме, иными словами за счёт цикла Бете. Но, стало в 50-е годы ясно, что всё не так, и большую роль играют всё же pp-цепочки. Как показал наиболее детальный анализ, причина этого именно в том, что центральная температура нашего Солнца немного ниже, чем считалось и принималлось раньше, а у цикла Бете рост темпа выделения энергии с температурой происходит гораздо быстрее, чем для протон-протонных цепочек. Однако в звёздах с массами, которые превосходят в 1.2 массы Солнца, доминирует в выделении энергии всё же CN-цикл.

Простой энергетический расчёт показал, что в Солнце выгорание водорода в его центральной части займёт около 10 млрд лет. Проблема источников энергии Солнца и подавляющего большинства звёзд, в частности, всех звёзд так называемой основной последовательности, тем самым была окончательно решена.