Звездные ассоциации и эволюция звезд (очерк)

На всех этапах научной деятельности Амбарцумян уделял большое внимание вопросам происхождения и развития звезд и звездных систем.
В исследованиях, посвященных изучению планетарных туманностей, нестационарных звезд и, наконец, статистической механике звездных систем, ученый нашел первые признаки изменений, происходящих в состояниях звезд и звездных систем. Последующие исследования в этом направлении в 1947 г. привели Амбарцумяна к открытию звездных систем нового типа — звездных ассоциаций, очагов звездообразования в Галактике.

Исходной для открытия звездных ассоциаций явилась наблюдаемая тенденция горячих гигантских и сверхгигантскнх звезд (звезды спектральных классов О и В (Спектральный класс звезды определяется температурой ее фотосферы. У звезд типов О и В температура фотосферы равна 30000 — 20000°К.))
и карликовых звезд, показывающих неправильные изменения блеска с эмиссионными линиями в спектрах (Наличие эмиссионных линий в спектре звезды свидетельствует о том, что она окружена протяженной газовой оболочкой , как у переменных звезд типа Т Тельца), к скучиванию на небе. Исследование их пространственного распределения показало, что образуемые ими группировки занимают в пространстве ограниченные объемы, то есть они являются физическими системами. Эти системы и получили название звездных ассоциаций.

Звездные ассоциации, характерное звездное население которых составляют эти звезды одинаковых физических характеристик, в отличие от ранее известных звездных систем — звездных скоплений, которые из-за большой звездной плотности на фотографиях звездного неба бросаются в глаза, непосредственно не наблюдаются. Средняя плотность звезд в звездных ассоциациях меньше, чем в общем звездном поле Галактики, и они теряются на фоне поля звезд. Однако звездные ассоциации выделяются высокой парциальной плотностью звезд указанных выше физических типов.

По характерному звездному населению в Галактике известны два типа звездных ассоциаций: горячих звезд (О-ассоцнацнн) и звезд типа-Т Тельца (Т-ассоциации), причем все ближайшие О-ассоциации содержат в себе звезды типа Т Тельца, то есть являются одновременно Т-ассоциациями (О + Т-ассоциации), в то время как имеется большое число только Т-ассоциаций.

Анализ сил, действующих в звездных ассоциациях, привел Амбарцумяна к следующему принципиальному результату: звездные ассоциации являются динамически крайне неустойчивыми системами звезд, вследствие чего они в настоящее время расширяются и должны неизбежно распасться за время порядка десятков миллионов лет. Тот факт, что современные звездные ассоциации еще не успели распасться, свидетельствует о том, что их возраст меньше этого времени — десятков миллионов лет. Наблюдательным подтверждением вывода Амбарцумяна о динамической неустойчивости и расширении звездных ассоциаций явились исследования внутренних движений звезд в этих системах, выполненные голландским ученым Адрианом Блаау и другими.

С другой стороны, согласно «короткой шкале времени», возраст Галактики в тысячу раз больше. Отсюда следует, что звездные ассоциации в Галактике являются молодыми образованиями. Вместе с тем, кратные системы звезд, в частности звездные ассоциации, не могли бы формироваться из ранее существовавших звезд при их близких прохождениях. Мы уже видели, что формирование таким путем даже совокупности двойных звезд в Галактике исключается. Следует поэтому считать, что звезды, образующие ассоциации, связаны друг с другом со времени их возникновения, то есть также являются молодыми.

О молодости звездных ассоциаций и составляющих эти системы звезд свидетельствует и ряд других наблюдательных данных. Отметим некоторые из них. Из поверхностных слоев многих звезд, входящих в состав звездных ассоциаций (звезды типов Вольфа-Райе, Р Лебедя*, являющиеся сверхгигантскими нестационарными звездами с очень высокой температурой фотосферы, звезды с эмиссионными линиями в спектрах), происходит непрерывное, притом довольно интенсивное истечение газовой материи, которое не может продолжаться долго — не более десятков миллионов лет. Этот факт показывает, что указанные звезды действительно находятся в стадии становления и пока не успели достичь равновесного состояния. В пользу молодости говорит и обилие в звездных ассоциациях динамически крайне неустойчивых кратных звезд (звезды типа Трапеции, и звездные цепочки). Возраст этих кратных звезд, по расчетам Амбарцумяна, не превышает нескольких миллионов лет.
Новым словом в звездной динамике, и вообще в астрономии, была идея Амбарцумяна о кратных системах типа Трапеции. (Так они были названы по имени прототипа этого типа кратных звезд — знаменитой Трапеции Ориона.) Эти системы состоят исключительно из очень молодых звезд и динамически крайне неустойчивы. Вследствие этого они очень быстро распадаются, значительно быстрее их материнских звездных ассоциаций.

Таким образом, на основе наблюдательных данных самого разнообразного характера Амбарцумян показал, что звездные ассоциации (и звезды, входящие в их состав) возникли сравнительно недавно. Впервые в истории науки было установлено, что процесс звездообразования в Галактике, начавшийся несколько миллиардов лет назад, продолжается и в современной стадии ее развития.

Этот вывод имел принципиальное значение и полностью опровергал господствовавшее до этого в науке представление о том, что все звезды в Галактике образовались одновременно, несколько миллиардов лет назад.

Из наблюдательного факта обилия в звездных ассоциациях динамически неустойчивых,- кратных звезд и звездных цепочек был получен другой фундаментальный результат: звезды, составляющие физическую систему, имеют общее происхождение, звезды рождаются группами.

Это новое представление о совместном возникновении составляющих кратных звезд имеет важное значение и для проблемы возникновения Солнечной системы. Дело в том, что нет никаких оснований допускать, что процесс образования планетных систем, в частности нашей Солнечной системы, существенно отличается от процесса образования кратных звезд.

За время, прошедшее после открытия звездных ассоциаций, в обсерваториях мира были получены многочисленные данные, полностью подтверждающие принципиально новые выводы о физической природе звездных ассоциаций, в частности об их динамической неустойчивости (расширение и последующий распад), о продолжающемся в наше время процессе звездообразования и о групповом возникновении звезд в Галактике.

Открытие и исследование звездных ассоциаций, этих очагов звездообразования в Галактике, где звезды формируются группами, сыграли решающую роль в коренном изменении наших представлений о процессе образования звезд и звездных систем. Они стимулировали бурный поток исследований в этой области науки.

Звездные ассоциации явились мощным оружием в руках исследователей в изучении закономерностей происхождения и развития звезд и звездных систем.

Вместе с этим исследование звездных ассоциаций привело к новому наблюдательному подходу к проблеме возникновения и развития звезд и звездных систем, к новым представлениям о природе дозвездной материн, об источниках энергии звезд и т. д.

(Из книги Л. В. Мирзояна «Виктор Амбарцумян», Ереван, 1985 г.)

На сайте публикуются следующие статьи, отобранные самим В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” :
“Stellar associations”
“Multiple systems of Trapezium type”
“Superassociations in distant galaxies”
Эти статьи впервые были опубликованы в следующих журналах:
“Звездные ассоциации”, Астр. журн. [Sov. Astr]. Жол. 26, пп. 3-9. 1949.
“Кратные системы типа Трапеции” Сообщения Бюраканской обсерватории [Communications of Buracan Obs.], vol. 15, pp. 3-35, 1954.
“Superassociations in distant galaxies”, The Galaxy and the Magellanic Clouds, IAU-URSI Symdivosium, no. 20, Canberra, March 18-28, Canberra, Austr. Acad. Sci., pp. 122-126, 1964.
Они же были перепечатаны в изданиях:
«Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
“A Life in Astrophysics. Selected Papers of Viktor A.Ambartsumian ” Edited by Rouben V. Ambartsumian, Allerton Press, 1988.