Фрактальное представление центральной области Галактики

Вопрос о структуре и источниках энергии ядра Га­лактики нынешней физикой не решен. И как оказалось, роль ядер в жизни галактик более значительна, чем до сего времени предполагали. Поэтому в данном парагра­фе рассмотрен процесс создания гравитационной энер­гии Галактики, удерживающей систему в единстве [5].

Звезды Галактики образуют в пространстве сложную, но достаточно правильную фигуру, которая выглядит как плоский диск с шарообразным утолщением в центре. Поперечник диска (Млечного Пути) составляет 30 кпк, а шарообразное утолщение, которое мы будем называть большим ядром Галактики, имеет абсолютные размеры: 4,8 на 3,1 кпк. Центральная область Галактики, образо­ванная звездами, представляет собой единое большое эллиптическое ядро, разделенное узкой полосой, кото­рую мы назвали черной дырой, и которая ослабляет свет, по крайней мере, в 10 000 раз. Ядро Галактики удалось обнаружить в созвездии Стрельца благодаря то­му, что оно излучает в инфракрасном диапазоне, так как выбрасывает потоки быстрых электронов, дающих нете­пловое излучение.

Оценки центральной области показывают, что в большом ядре сосредоточено не менее 30 млн. звезд. Фрактальная модель большого ядра Галактики пред­ставлена на рис. 3.2.

Непосредственно к большому ядру Галактики при­мыкает спиральный водородный рукав. По другую сто­рону от ядра также обнаружена водородная ветвь. Эти рукава (ветви) отходят от ядра в плоскости Галактики и имеют форму спирали. Газ этих спиральных ветвей в основном состоит из водорода. Обычно он практически неионизован, но вокруг звезд, благодаря электростати­ческой индукции, водород ионизован. Данное вещество течет к центру, поступает на тонкий быстро вращаю­щийся газовый диск с радиусом около 600 пк. Этот диск охватывает центр нашей спиральной Галактики. Ось вращения центрального газового диска наклонена на несколько градусов по отношению к оси вращения Га­лактики для обеспечения движения частиц по винтовой линии при образовании электронных струй. Его враще­ние имеет твердотельный характер, ибо скорость враще­ния пропорциональна расстоянию от центра. Этот вра­щающийся диск из молекулярного и атомарного водо­рода образует массивную газовую конфигурацию с сильным магнитным полем, равным В_ц = 1,7 • 10¹⁷ Т. Это сверхбольшое магнитное поле вызывается упорядочен­ным движением электронов и положительных ионов, что создает ток величиной I_Ц = 1,4 • 10²³ А. (Эти данные по­лучены в п. 3.2). Носители зарядов создаются благодаря ионизации водорода, вызываемой электростатической индукцией и радиацией звезд, вблизи которых располо­жен диск.

 

 

Рис. 3.2. Фрактальное изображение большого ядра Галактики и его гравитационных связей с центральным сгущением галактик и

Солнцем

Электроны в диске (см. рис. 3.2) движутся практиче­ски по круговым орбитам, но имеется и малый радиаль­ный компонент скорости, т. е. траектория этих частиц представляет собой медленно закручивающуюся спи­раль. В противоположном направлении (от центра диска) движутся положительные ионы для образования прак­тически точного равенства плотностей электронов и ио­нов и для разделения магнитных полей диска противо­положного направления. Положительные ионы образуют

выбросы вещества из центральной области, которые об­наружены при исследовании большого ядра. Рассматри­ваемая конфигурация, генерируя потоки частиц и же­сткие излучения, образует столь мощное излучение, по которому можно обнаружить черную дыру.

Важную роль в наблюдательном проявлении черной дыры играет магнитное поле. С помощью простых представлений можно получить не только качественную картину изменения магнитного поля этого удаленного галактического объекта (о котором, как казалось ранее, мы ничего не знали), но и описать количественно про­исходящие процессы. Одна из существенных черт фрактальной физики состоит в том, что последняя дает реальное количественное описание процессов и явлений. Эта особенность новой науки также подтверждена ис­следованиями нейтронных звезд. Нейтронные звезды по своему строению подобны центру Галактики, поэтому магнитное поле на поверхности таких звезд может дос­тигать 1 • 10¹³ Гс [25]. Действие магнитного поля с индук­цией В на проводящую среду диска показывает, что оно сводится к изотропному магнитному давлению p_m =В²/8 , где магнитное поле параллельно поверхности диска и перпендикулярно току. При приближении к центру диска происходит перестройка конфигурации магнитного поля; вектор магнитной индукции, не изме­няясь по абсолютной величине, поворачивается к по­верхности диска. В этом случае электродинамическая сила, действующая на единицу объема проводящей среды с плотностью тока J, равна 4 [ JB ]/С в СГС систе­ме единиц. В результате действия магнитной силы — силы Лоренца — у газового диска появляются характер­ные образования по оси диска в виде двух струй быст­рых электронов (см. рис. 3.2). Эти свободные заряжен­ные частицы легко перемещаются под действием поло­жительного электрического поля звезд большого ядра, образуя сферическую поверхность с отрицательным

 

электрическим зарядом. Эти частицы затем в виде быст­рых электронных потоков превращаются в электромаг­нитное излучение.

Исходя из граничных условий, магнитное давление и электродинамическую силу представим в системе СГС в виде равенства:

где q — выбрасываемый заряд; v — скорость движе­ния заряда; С — скорость света; 4 — коэффициент для объемного заряда (но не для точечного заряда) в соот­ветствии с законом Остроградского - Гаусса. Тогда соот­ношение (3.11) после сокращения степени величины магнитной индукции В запишем в виде:

Так как В = 2 J/Сдля диска, который является единственным источником тока, то для электронов плот­ность тока J = q₀v/2, ибо q₀-заряд образуется как элек­тронами, так и положительными ионами, которых при­мерно поровну. Подставляя значения В и J в соотноше­ние (3.12), получим, что выбрасываемый отрицательный заряд составляет

Из соотношения (3.13) видно, что только примерно 1% создаваемого заряда диска выбрасывается в виде струй быстрых электронов. Реальное изображение теплового излучения выбрасываемых струй быстрых электронов в форме буквы f мы наблюдаем на снимке [102], сделан­ном спутником-исследователем космического фона. По нашим представлениям здесь, в центре Млечного Пути, находится Космический Разум (см. п. 5.3). Выбрасывае­мый заряд размещается на поверхности сферы, поэтому необходимо учесть параметры среды, исходя из закона

взаимосвязи формы и электрического заряда (см. пп. 2.5, 3.1). Отрицательный заряд, размещаемый на сфере, за­пишем в системе СИ в форме:

 

(3.14)

Дополним структурный анализ ядра Галактики неко­торыми количественными результатами.

Сначала рассчитаем отрицательный заряд ядра Га­лактики. Так как ток в центре известен — I_Ц = 1,4 • 10²³A, то время движения заряда определяем, исходя из цикла солнечной активности. Как известно [24, 25], сол­нечная активность связана с выходом на поверхность внутренних магнитных полей и с быстрым изменением магнитных полей на поверхности звезды. Если магнитное поле на поверхности Солнца изменится всего лишь на 10^-5 Гс [25], это вызовет изменение магнитодвижущей силы, пропорциональной радиусу Солнца. Эта сила обусловли­вает быстрые изменения магнитных полей Солнца и дви­жение плазмы, наподобие приливного гравитационного притяжения (см. Введение, п. 3, п. 3.10). Солнце является магнито- переменной звездой с периодом 22 года, ибо возврат к одной и той же магнитной ситуации проис­ходит только через такой период. Чередование высот максимумов солнечной активности через 11 -летний цикл также подтверждает 22 -летнюю периодичность. Теперь мы знаем, что сила, движущая Солнце по орбите вокруг центра Галактики (см. п. 3.2), является магнитной. Из данного параграфа узнали, что гравитационная энергия для удержания звездной системы в единстве выделяется в быстро вращающемся газовом диске, который имеет период вращения. Для определенности заметим, что скорость движения на периферии диска (более правильно — скорость обмена энергией между поверхностями диска для образования солитонов — уединенных волн, см. п. 3.3) должна превышать световую по меньшей мере на два порядка. Это указывает на то, что твердотельный

 

 

диск из-за сверхвысокого магнитного давления нахо­дится в сверхпроводящем состоянии.

Таким образом, активность ядра Галактики, как и сол­нечная активность, связана с периодом вращения диска, который соответствует циклу Солнца. Так как ток в центре I_Ц Галактики следует рассматривать как цикли­ческое движение солитонов, то для определения заряда электронов (3.14) q₀ определим, исходя из полупериода вращения диска, равного 11,2 года, и тока I_ц. Так как 11-летний цикл составляет 3,16 • 10⁷ • 11,2 = 35,4 • 10⁷ с, то отрицательный заряд ядра Галактики, в соответствии с (3.14), равен:

Сравним по величине полученный результат с поло­жительным зарядом Галактики. В состав Галактики входит около 100 млрд. звезд, заряд Солнца равен + 3,3^.10 ¹⁴ Кл (см. п. 3.1), то заряд звездной системы q = + 3,3^.10 ¹⁴ • 100 • 10⁹ = +3,3 • 10²⁵ Кл.

На первый взгляд можно считать, что отрицательный заряд большого ядра Галактики равен по величине за­ряду звездной системы (Млечного Пути). Однако иссле­дования Галактики, состоящей из положительно заря­женной плоской составляющей (Млечного Пути) и отри­цательно заряженной сферы, показали, что заряд дву­сторонней плоскости должен быть вдвое больше по мо­дулю заряда сферического центра, ибо такое распреде­ление заряда обеспечивает стабильность системы. По­этому расчетный заряд звездной системы (Млечного Пути) +2,4 • 10²⁵ Кл хорошо согласуется с ее прибли­женной оценкой заряда +3,3 • 10²⁵ Кл.

Как видим, Галактика состоит из отрицательно заря­женного большого ядра и положительно заряженных звезд системы. Такая электрическая картина звездной системы напоминает строение атома, но только в зер-

кальном изображении зарядов системы. Поэтому при­веденное в п. 3.2 сравнение галактик с отдельными «атомами» в этом бесконечном мире оказалось право­мерным.

Данное исследование позволяет уточнить достигнутые результаты, представленные ранее в [2].

Теперь рассмотрим вопрос о влиянии магнитного поля центра Галактики на фотон (см. Введение, п. 7). Извест­но [24], что эффект Зеемана — это явление расщепления спектральных линий под действием магнитного поля. Знаем также, что, исходя из закона сохранения элек­трического заряда, фотон является нейтральным, ибо его составляющие противоположно заряжены (см. Введение, пп. 5, 4.1). Известно, что в однородном магнитном поле, перпендикулярном направлению скорости движущейся заряженной частицы, последняя под действием силы Ло -ренца движется по окружности (по силовой линии) по­стоянного радиуса в плоскости, перпендикулярной век­тору магнитного поля. Однако направление отклонения элементарной заряженной частицы в магнитном поле зависит от знака ее заряда. Так как фотон состоит из двух противоположно заряженных составляющих, то это вызывает различное изменение частоты составляющих кванта, что приводит к так называемому расщеплению спектральных линий. Расщепление и сдвиг уровней энергии компонент спектра под действием электриче­ского поля (эффект Штарка) [24] проявляется более слабо, ибо изменение притяжения составляющих фотона небольшое (см. (3.9)).

Так, если расщепление линии в магнитном поле мы можем заметить при 1 Гс, то в электрическом поле на­чинается заметность изменения спектра в полях 10⁴-10⁵ В/см, и она составляет тысячные доли эВ. Так как в чер­ной дыре магнитное поле составляет около 1,7 • 10¹⁷ Тл (см. п. 3.2), то оно разрушает фотоны на отдельные со­ставляющие и информации об этом физическом обра­зовании в центре Галактики в оптическом (видимом)

 

 

диапазоне нет. Однако мы можем представить это боль­шое магнитное поле хотя бы по измерению излучения десятка белых карликов, удаленных к центру Галактики. У этой группы карликов обнаружено сильное расщепле­ние линий спектра вследствие эффекта Зеемана, что указывает на существование больших магнитных полей от 10⁶ до 10⁸ Гс. Достаточно вспомнить, что поверхност­ное магнитное поле Солнца имеет порядок всего лишь 1 Гс, а у нейтронных звезд — до 1 • 10¹³ Гс [25].

Рис. 3.3. Схематическое изображение разрушения фотона на от­дельные составляющие

На основании вышеизложенного оценим величину критического магнитного поля, вызывающего невиди­мость в оптическом (видимом) диапазоне звезд с радиу­сом Солнца (r_о = 7 • 10⁸ м). На рис. 3.3 изображен про­цесс разрушения фотона в магнитном поле. По экспери-ментально подтвержденной формуле (3.3) определения поверхностного магнитного поля Солнца можем уста­новить В_кр:

В_кр = mС/() = 4 • 3 • 10⁸ • 36 • 10⁹/(4 • 7 • 10⁸) = 4,8 • 10¹⁰ Тл

Так как в черной дыре магнитное поле составляет 1,7 • 10¹⁷ Тл, а критическое — 4,8 • 10¹⁰ Тл, то в галактической плоскости из-за разрушения фотонов для оптических наблюдений доступна лишь область радиусом примерно 5 кпк. Галактический центр, как известно, лежит в со­звездии Стрельца на расстоянии 10 кпк от Солнца.

Вспомним, что нынешняя физика невидимость части нашей Галактики объясняет поглощением света косми­ческой пылью [24].

Таким образом, фрактальная физика описала процесс создания гравитационной энергии ядра Галактики, удерживающей звездную систему в единстве. Мы видим, что теоретический результат отражает реальные пара­метры Галактики. Как при описании создания гравита­ционной энергии ядра звездной системы, так и в других разделах фрактальная физика отказалась от математи­ческого стиля мышления, который возобладал в науке с эпохи позднего Возрождения и привел к необузданным фантазиям, к абстрактным представлениям, к описанию явлений, которых не существует в природе.

Фрактальная физика использует математику как ин­струмент познания. Поэтому автор для получения вы­шеустановленного коэффициента 1/(32 ) в соотношении (3.13) не использовал размерностей математического пространства модели большого ядра Галактики, а уста­новил физические связи для количественного описания процесса создания отрицательного электрического за­ряда центральной области Галактики. Кроме того, фрактальная физика установила природу расщепления спектров в магнитных и электрических полях, вызывае­мого различным взаимодействием с полями противопо­ложно заряженных составляющих фотона, и оценила величину критического магнитного поля, вызывающего невидимость в оптическом диапазоне звезд типа Солнца.