Этот сценарий не вызывает серьезных возражений, но только до тех пор, пока масса звезды не превышает примерно 20 солнечных.
Если масса больше, то, согласно оценкам и двухмерным расчетам, в процессе сжатия газ разогревается настолько, что давление его теплового излучения уже способно противостоять гравитации и дальнейший рост звезды прекращается. Но как же тогда образовались самые крупные звезды, масса которых превышает солнечную в 120–150 раз?
Этому факту уже придумали несколько объяснений, но ни одно из них не кажется убедительным. Например, крупные звезды могли бы образоваться при столкновении и слиянии более мелких, но никто пока не видел звездных скоплений с достаточной для этого плотностью.
Эта проблема заставила ученых разработать программу ORION, которая подробно описывает гидродинамику газовых облаков и перенос в них излучения. В трехмерную модель заложили облако с массой в сто солнечных масс и приступили к расчетам. Оказалось, что спустя 3600 виртуальных лет в облаке образовалась протозвезда, которая продолжала собирать вещество еще 20 тысяч лет, несмотря на то что излучение должно было остановить этот процесс. Анализ показал, что различные неустойчивости разрушают симметричный процесс роста звезды и собирают вещество в некоторое подобие нитей, по которым, как по каналам, газ и пыль из облака продолжают засасываться звездой. В то же время эти нити не мешают тепловому излучению беспрепятственно покидать растущую звезду.
Расчеты выявили и ряд других интересных закономерностей. Неустойчивости приводят к тому, что, помимо ведущих к основной звезде нитей, в коллапсирующем облаке образуются сгустки газа, которые затем сжимаются в сравнительно небольшие звезды. Так, во время одной из симуляций образовалась не только основная звезда, но и пара звезд поменьше, с массами примерно в 30 и 40 солнечных.
Авторы считают, что расчеты следует продолжить. Это поз волит собрать статистику по возможным сценариям роста звезд и сравнить ее с наблюдениями. Кроме того, пока так и не удалось объяснить наблюдаемый верхний предел в 120–150 солнечных масс, хотя, возможно, он определяется какой-то неустойчивостью, механизм которой еще предстоит выяснить. ГА
Любопытные предсказания сделали два физика-теоретика из Университета Тафта в США и Бразильского центра физических исследований в Рио-де-Жанейро. По их оценкам, загадочные квантовые флуктуации проявляют себя в рассеянном свете даже в обыкновенной воде при комнатной температуре.
Знаменитое квантовое соотношение неопределенности утверждает, что частицы не могут одновременно иметь определенные значения координаты и скорости, а это значит, что атом нельзя полностью остановить в заданном месте. Даже при нулевой энергии и температуре атом неизбежно будет слегка колебаться. Эти флуктуации принято называть квантовыми.
Квантовые флуктуации проявляют себя, например, в том, что жидкий гелий трудно превратить в лед даже при очень низких температурах, и лишь при больших давлениях он становится твердым. Однако всегда считалось, что в нормальных условиях квантовые флуктуации гораздо слабее обычных флуктуаций изза теплового движения атомов и, чтобы их наблюдать, придется работать при очень низких температурах или в каких-то других экзотических условиях.
Однако теперь теоретики нашли способ обойти это ограничение. Они заметили, что фононы - кванты звуковых колебаний - в состоянии с наименьшей энергией обладают теми же свойствами, что и релятивистское поле частиц с нулевой массой, если скорость света в уравнениях формально заменить на скорость звука. Это позволило вычислить, как обычный свет будет рассеиваться на квантовых флуктуациях плотности материала. Оказалось, что рассеяние должно быть пропорционально пятой степени частоты света, тогда как обычное рассеяние на тепловых флуктуациях плотности пропорционально лишь четвертой степени частоты. Оценки показали, что в оптическом диапазоне в воде при комнатной температуре квантовое рассеяние составит около половины процента теплового и его относительный вклад будет обратно пропорционален температуре. Половина процента - это немного, но уже вполне поддается измерению с помощью современного оптического оборудования. Разумеется, можно подобрать условия, при которых этот эффект проявляется сильнее. Например, в жидком неоне при 25 градусах выше абсолютного нуля рассеяние на нулевых квантовых флуктуациях составит уже 13 процентов теплового.