§ 1. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ГИГАНТОВ

Диаграмма 1 показывает, что для звезд последовательности гигантов соотношение «масса — абсолютная яркость» имеет наиболее простой вид. Приблизительно

Отмеченное крестиками на диаграмме приблизительное положение цефеид позволяет ожидать, что цефеиды также удовлетворяют соотношению (2.1). Из уравнений пульсации Pyp = ci следует, что

где Tet — эффективная температура звезды, выраженная в долях эффективной температуры Солнца; ть — болометрическая абсолютная величина и Р —период, выраженный в днях. Нанося по оси абсцисс ть — 4,62, а по оси ординат lg Р + 3 \g ТеС, мы должны получить прямую, положение которой позволит определить не только постоянную сх (см. гл. 3, ч. I, § 3), но и угловой коэффициент 0,30—1/(5а). На фиг. 3 воспроизведен построенный таким образом график по материалам Беккера [15], специально определявшего Tet и ть независимо от расстояний при помощи кривых лучевых скоростей. Прямая, которой лучше всего удовлетворяет расположение звезд, имеет угловой коэффициент, равный 0,25, и Ci = 0,075. Отсюда следует, что а = 4— в прекрасном соответствии с ожидаемым результатом. Такое совпадение делает малоправдоподобным вывод проф. О. А. Мельникова [16] о том, что цефеиды имеют одинаковые массы (а = оо). На фиг. 3 пунктиром показана прямая, соответствующая этому случаю.

В гл. 1, § 5, мы видели, что соотношение «масса — яркость» гигантов объясняется предположением самых обычных структур—структурный множитель (1.31). Для устранения трудностей, возникающих при объяснении свечения гигантов ядерными реакциями, этим звездам приходилось приписывать особую структуру (большую оболочку, окружающую нормальную звезду). Поэтому полученная простая структура гигантов дает

еще одно доказательство несостоятельности ядерных источников энергии звезд. Вместе с тем благодаря этим простым структурам гиганты и сверхгиганты оказываются удивительными звездами. Для такого сверхгиганта, как спутник е Aurigae, центральная плотность получается порядка Ю-4 плотности воздуха при давлении около 1 ат. Поэтому очень возможно, что, двигаясь дальше по основному направлению, мы встретим туманности, удовлетворяющие условию типа (1.42), которые могут производить собственную энергию наподобие звезд.

Очень трудно объяснить реакциями большой выход энергии при физических условиях гигантов. Но совершенно непреодолимым затруднением являются получаемые при этом короткие сроки этой стадии жизни звезд. Для реакций верхний предел жизни звезды, соответствующий возможности полного превращения массы в энергию, получим, разделив с2 на е. Таким образом, это время t можно найти по формуле (1.40):

где

и Yc — отношение лучевого давления к газовому. Структурный множитель формулы (2.3), как мы знаем, имеет значение около четырех. Поэтому

Для гигантов Yc~l и t получается порядка to. Даже этот максимальный срок едва ли можно считать удовлетворительным. При ядерных реакциях запас энергии, который может быть освобожден, составляет не более 0,008 принятого количества. Следовательно, продолжительность жизни гигантов сокращается до 1,6- 107 лет. Этот срок неприемлем для Солнца (шкала Гельм-гольца—Кельвина); естественно не удовлетворяться этим сроком и для других звезд. Скорее всего, мы имеем здесь веский аргумент в пользу того, что механизм звездной энергии не типа реакций.

Обращает на себя внимание, что простая постоянная (2.4) имеет значение постоянной времени соотношения Хаббла — красного смещения туманностей. Точное уравнение Хаббла, вероятно, должно быть следующего вида:

где v — частота линии туманности на расстоянии / световых лет и vo — ее нормальная частота. Общая теория относительности отметила соотношение между постоянной i*o и средней плотностью наблюдаемой части вселенной р:

которое независимо от теоретических основ является интересной эмпирической зависимостью. Теперь при помощи (2.4) и (2.7) уравнение (2.6) можно переписать следующим образом:

где x = ct — пройденный фотоном линейный путь. Характер выражения (2.8), напоминающего формулу поглощения, быть может, говорит в пользу объяснения красного смещения туманностей некоторыми необычными процессами, происходящими в пути с фотоном. Возможно, что при этом достаточно придавать р смысл средней плотности межгалактического газа.