Глава 2

Дисперсия скоростей звезд.

Изучая звездные сообщества, исследователи космоса, столкнулись с очередной загадкой, «дисперсия скоростей звезд в сообществах».

Исследователи, Вилен (1977), Холмберг, Нордетрем и Андерсон (2007), Аумер и Бинни (2009), обнаружили, что в течение всего времени жизни звезд, дисперсия их скоростей, постоянно увеличивается, следуя степенному закону.

В дисперсии скоростей в сообществе звезд, нет ничего загадочного. Не могут все звезды в сообществе двигаться с одной и той же скоростью.

Но, загадка, в дисперсии скоростей звезд в сообществе, есть. В дисперсии скоростей звезд в сообществе, прослеживается закономерность. И эта закономерность, имеет степенную зависимость.

С увеличением возраста звезд в сообществах, дисперсия их скоростей увеличивается. Этот факт, говорит о том, что дисперсия скоростей звезд, в сообществе, зависит от возраста звезд. В сообществе, молодых звезд, дисперсия скоростей небольшая. И большая дисперсия, скоростей у старых звезд в сообществах. Данные факты говорят о том, что не только, скорость движения звезд зависит от их возраста, но и дисперсия скоростей звезд, в сообществах, зависит от возраста звезд.

Как зависит дисперсия скоростей звезд, от возраста? Согласно, какому закону физики, существует эта зависимость?

Выше, в этом разделе «Темная энергия», в первой части, установлено, что физика эффекта «Темная энергия» находится в энергетических свойствах звезд, и подчиняется закону физики – закону сохранения импульса.

   То есть, изменение скоростных и кинетических параметров звезд, подчиняются закону сохранения импульса звезды. В звездах, изменения физических параметров, влияют, на изменение кинематических параметров.

Рассмотрим влияние закона сохранения импульса звезды, на дисперсию скоростей звезд.

При линейной зависимости, значения дисперсии, скоростей, у звезд, с близкими физическими параметрами, должна быть одинакова, на протяжении всей жизни.

Фактически, с увеличением возраста звезд, дисперсия скоростей между ними, увеличивается. Такое увеличение, говорит о степенной зависимости дисперсий скоростей звезд от их возраста.

Попробуем найти эту зависимость.

   Составим уравнение зависимости, дисперсии скоростей звезд, от их возраста. Для вывода такого уравнения необходимо, в формулу импульса звезд, внести временное измерение.

В формуле импульса звезды

                            I = M . V= const                                                               (2.1)

параметр массы M изменяется во времени, так как, часть массы звезды излучается в космическое пространство.

M0 – масса звезды, в начальный момент, при ее рождении.       

Mτ – масса звезды, через время τ, после рождения. 

Mτ = M0 - ∆m

Где ∆m – часть массы, потерянной звездой при излучении, за время τ.

∆mi = ∆m/τ  - среднее значение массы, потерянной звездой при излучении, в единицу времени.

Следовательно,  ∆m = ∆mi . τ, а  Mτ = M0 - ∆mi . τ.

τ – время, прошедшее от рождения звезды, до исследуемого момента ее жизни, ее возраст.

Запишем, формулу импульса звезды, с учетом времени ее жизни:

Iτ = Mτ . Vτ = (M0 - ∆mi . τ) . Vτ = const = I0 = M0 . V0

I0 – импульс звезды, в начальный момент, при ее рождении.

Iτ – импульс звезды, через время τ, после ее рождения. 

V0 – скорость звезды, в начальный момент, при ее рождении.

Vτ – скорость звезды, через время τ, после ее рождения.

Формула скорости движения звезды, с учетом закона сохранения импульса и ее возраста:

∆vi  = ∆v/τ  – среднее ускорение движения звезды за время τ.

∆v = ∆vi . τ – увеличение скорости движения звезды, за время τ.

После преобразования получим формулу увеличения скорости звезды за время τ:

Формула среднего ускорения звезды за время τ, будет иметь вид:

Как видно из формулы (2.3), с увеличением возраста звезды τ, увеличивается ускорение ее движения, что соответствует исследовательским данным. Из формулы (2.3), можно вывести формулу потери массы звездой при излучении, в единицу времени.

Зная массу, ускорение и скорость звезды из формулы (2.4) можно определить массу, которую звезда излучает в космическое пространство в единицу времени. Конечно, результат будет получен не точный, так как, для точного результата необходимо учитывать плотность распределения излучения по всей поверхности звезды. Так же необходимо учитывать, излучение энергии из «темных пятен» звезды.

Звезды, рожденные в сообществах, часто имеют близкие физические параметры, массу, скорость движения, возраст.

Составим формулу дисперсии скоростей между двух звезд в сообществе:

Где, ∆V1-2 - дисперсии скоростей между двух звезд в сообществе;

   Mo1, Vo1 – начальная масса и начальная скорость первой звезды;

   Mτ1, Vτ1 - масса и скорость первой звезды, через время τ1 после ее рождения;

   ∆mi1 – потеря массы первой звезды, в единицу времени, на излучение в космическое пространство;

   τ1 – возраст первой звезды;

   Mo2 , Vo2 - начальная масса и начальная скорость второй звезды;

   Mτ2 , Vτ2 - масса и скорость второй звезды, через время τ1 после ее рождения;

   ∆mi2 - потеря массы второй звезды, в единицу времени, на излучение в космическое пространство;

   τ2 - возраст второй звезды.

Для исследования влияния, закона сохранения импульса, на дисперсию скоростей в сообществе звезд, мы можем сделать допущения и упрощения.

   Вариант №1.

Допустим, что условно, существует две звезды, с одинаковыми начальными параметрами

Mo1 = Mo2 = Mo – начальная масса первой и второй звезд;

Vo1 = Vo2 = Vo – начальная скорость первой и второй звезды;

∆mi1 = ∆mi2 = ∆mi – потеря массы первой звезды, в единицу времени, на излучение в космическое пространство;

Но, возраст первой звезды больше возраста второй звезды,  τ1 > τ2 , ∆τ = τ1 - τ2.

Составим формулу, дисперсии скоростей между первой и второй звездами, с учетом принятых упрощений и допущений.

После преобразования формула (2.6) примет вид:

Формула (2.7), дисперсия скоростей двух звезд, с одинаковыми начальными физическими параметрами, но с разными возрастами.

Для анализа, необходимо формулу (2.7) разложить на две составные части:

- числитель: Mo . Vo . ∆mi . (τ1 - τ2);

- знаменатель: (M0 - ∆mi . τ1) . (M0 - ∆mi . τ2).

В числителе, формулы (2.7), «Mo . Vo . ∆mi . (τ1 - τ2)», находится произведения постоянных чисел, не изменяющихся в течение жизни исследуемых звезд, с учетом сделанного нами допущения ∆mi = const. И значение ∆τ = (τ1 - τ2), является постоянным, хотя на протяжении жизней двух звезд значения τ1 и τ2 увеличиваются, но математически выражение (τ1 - τ2) является постоянным.

В формуле (2.7), на протяжении жизни звезд, меняется только знаменатель

«(M0 - ∆mi . τ1) . (M0 - ∆mi . τ2)». Преобразуем знаменатель, подставив τ1= τ2 + ∆τ :

«(M0 - ∆mi . τ2)2 - ∆mi . ∆τ . (M0 - ∆mi . τ2)»

Значение ∆τ = (τ1 - τ2), постоянное и с увеличением возрастов обоих звезд не меняется.

Формула (2.7) в данном частном случае примет вид:

Значение же, знаменателя уменьшается с увеличением возраста звезд. Уменьшение знаменателя происходит в квадратной зависимости от возраста этих звезд. Именно эта квадратная зависимость, уменьшения знаменателя, увеличивает дисперсию скоростей звезд, с увеличением их возраста.

   Вариант №2.

Допустим, условно существуют две звезды с параметрами:

Mo1 > Mo2 , Mo1 = Mo2 + ∆Mo,

Vo1 = Vo2 = Vo,

τ1 = τ2 = τ.

То есть, две звезды, одинакового возраста, с равной скоростью движения, но с разными массами. Принимаем упрощение: ∆mi1 = ∆mi2 = ∆mi .

Подставим, принятые упрощения и допущения в формулу (2.5):

После преобразования получим формулу:

Дисперсия скоростей звезд, зависит от знаменателя формулы (2.7.3), и имеет квадратную зависимость, от возраста этих звезд, как и в первом варианте.

Во втором варианте, присутствую погрешности:

У звезды с большей массой Mo1, импульс I01 больше (I01> I02), потеря массы ∆mi1 при излучении больше (∆mi1 > ∆mi2), чем у звезды с меньшей массой. Значение ускорения звезды (∆vi), зависит не только от потери части её массы (∆mi), на излучение, но и от самой массы звезды (Mo).

Этот вариант не корректен, и представлен, для того, чтобы показать степенную зависимость дисперсии скоростей звезд, от их возраста.

   Вариант № 3.

Допустим, условно существуют две звезды с параметрами:

Mo1 = Mo2 = Mo

∆mi1 = ∆mi2 = ∆mi

τ1 = τ2 = τ

Vo1 > Vo2

Vo1 = Vo2 + ∆vo

Подставим принятые допущения в формулу дисперсии скоростей звезд (2.5).

После преобразования получим формулу:

Числитель формулы (2.8), состоит из постоянных параметров, которые не меняются на протяжении всей жизни звезд, исследуемых нами. Знаменатель формулы (2.8), с увеличением возраста звезд, уменьшается, что увеличивает дисперсию скоростей этих звезд.

Так как

С увеличением возраста звезд, данное неравенство увеличивается, увеличивая дисперсию скоростей движения звезд. Дисперсия скоростей звезд, с увеличением их возраста, увеличивается и превышает значения дисперсии, которая была при их рождении. В третьем случае, формула дисперсии скоростей звезд, имеет скрытую степенную зависимость. В формуле (2.8), время жизни τ, включено в коэффициент изменения, уже начальной дисперсии скоростей звезд.

Из рассмотренных нами вариантов, изменения физических параметров звезд, можно сделать вывод:

- «Любое различие в физических параметрах звезд (массы, скорости, возраста), приводит к увеличению дисперсии скоростей звезд в сообществе»

- Увеличение дисперсий скоростей звезд, с увеличением их возраста, является доказательством влияния закона сохранения импульса на скоростные (кинетические) характеристики звезд.

Выводы:

Аналитическое исследование и расчеты дисперсий скоростей звезд, в ассоциациях, показали:

- дисперсия скоростей звезд, возрастает, с увеличением их возраста. Закон возрастания скоростей звезд и закон возрастания дисперсии скоростей между звездами, заложен в энергетическую конструкцию звезд. 

Изменения дисперсий скоростей звезд, с увеличением их возраста, физически закономерно и связано с энергетикой звезд и законом сохранения импульса.

- ускорение движения звезд и увеличение дисперсии скоростей звезд, с увеличением их возраста, является доказательством, влияния закона сохранения импульса на скоростные (кинетические) характеристики звезд.

Ускорение движения звезд в космическом пространстве, происходит под действием 2-го и 3-го законов Ньютона, закона сохранения импульса и закона сохранения энергии.

   То есть, физический эффект ускорения движения звезд и ускорение расширения Вселенной, под названием «Темная энергия», заложен в энергетическую конструкцию звезды. Ускорение движения звезд и ускорение расширения Вселенной, это проявление действий законов физики: 2-го и 3-го законов Ньютона, закона сохранения импульса и закона сохранения энергии. 

404

<<<<   401 <<   << nex >>