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

(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.