Астрономы наблюдают космические тела на различной стадии развития; образовавшиеся недавно и в далеком прошлом, быстро «стареющие» или почти «застывшие» в своем развитии. Сопоставляя многочисленные данные наблюдений с физическими процессами, которые могут происходить при различных условиях в космическом пространстве, ученые пытаются объяснить, как возникают небесные тела.
Единой, завершенной теории образования звезд, планет или галактик пока не существует. Проблемы, с которыми столкнулись ученые, подчас трудно разрешимы. Многие результаты наблюдений допускают различное толкование.
Разрабатываемые космогонические гипотезы и теории обычно исходят из предположения, что основная сила, «формирующая» космические объекты, — гравитация. При определенных условиях очень разреженная среда (межзвездный газ) начинает сжиматься под действием гравитации. В конечном результате такого сжатия, по-видимому, и образуются планеты, звезды, звездные системы. Теоретически такая возможность вполне реальна. Это представление объясняет многие свойства указанных объектов и их распределение в пространстве. Однако высказывались и иные точки зрения (например, гипотеза образований звезд и галактик из сверхплотных тел).
Образование большинства наблюдаемых галактик происходило в далеком прошлом, когда средняя плотность вещества во Вселенной была значительно выше. Как показывают расчеты, в ту далекую эпоху могли формироваться гигантские водород но-гелиевые облака газа — протогалактики. Они сжимались под действием собственной гравитации. В процессе сжатия протогалактик и возникли первые звезды и звездные скопления. Многие из них «дожили» до наших дней. По химическому составу и форме орбит эти звезды сильно отличаются от тех, которые образуются в настоящее время.
Появление звезд в современную эпоху связано со сжатием межзвездного газа в плотных газовых облаках. Они наблюдаются вблизи плоскости Галактики. У галактик, не содержащих межзвездного газа, заметных признаков происходящего звездообразования не видно. В нашей Галактике, как и в других спиральных галактиках, звезды возникают чаще всего не в одиночку, а группами: образуются целые звездные скопления и ассоциации. Но процессы звездообразования идут очень медленно: на всю нашу Галактику, содержащую более сотни миллиардов звезд, за год в среднем в звезды переходит такая масса газа, которую хватило бы всего лишь на несколько звезд типа нашего Солнца. Очаги звездообразования чаще всего тесно связаны с массивными комплексами холодного межзвездного газа и располагаются в основном в спиральных ветвях нашей и других галактик. Конденсация холодного газа и образование звезд напоминает конденсацию охлажденного водяного пара в капельки воды.
Межзвездный газ из-за содержащейся в нем пыли при уплотнении становится непрозрачным. Поэтому процесс сжатия плотного межзвездного газа наблюдают, как правило, методами радиоастрономии (радиоволны не задерживаются пылью). Радиоастрономические наблюдения показали, что в областях звездообразования существуют компактные облака очень холодного газа. Он состоит в основном из молекулярного водорода. Размер облаков меньше одного парсека, а плотность — во много тысяч раз более высокая, чем в обычных облаках межзвездного газа. Эти облака, по-видимому, медленно сжимаются под действием собственной гравитации. Для их сжатия требуется много времени (по крайней мере, сотни тысяч лет). Поэтому, к сожалению, нет возможности проследить сжатие отдельно взятого облака. Мы видим конечный результат такого процесса — недавно образовавшиеся звезды. В некоторых случаях эти звезды еще нельзя увидеть в «обычных» лучах (из-за сильного поглощения света пылью). Но они уже проявляют себя в инфракрасном диапазоне и радиодиапазоне излучением нагретой ими окружающей газопылевой среды.
Часть вещества вблизи формирующейся звезды, «падая» в ее гравитационном поле, может образовать вокруг нее вращающийся и постепенно уплотняющийся газопылевой диск. Со временем вещество такого диска частично нагреется и улетучится, частично сожмется в сгустки небольшой массы, которые постепенно будут укрупняться за счет окружающего вещества и превращаться в планеты и их спутники. По-видимому, так вокруг молодого
Солнца
Теоретические расчеты возможных путей образования небесных тел очень трудны. Например, чтобы выяснить, как происходит сжатие межзвездного газа в звезды, приходится рассчитывать сложные процессы нагрева и охлаждения газа при сжатии, учитывать его намагниченность, вращение и многие другие свойства. Космогония в настоящее время успешно развивается, опираясь на астрономические наблюдения и на физические представления о поведении вещества в космических условиях.
