Теперь я готов начать дискуссию о физических процессах, происходящих в открытой космологии (6) в течение все более и более продолжительных отрезков времени. Сначала рассмотрим классические астрономические процессы, затем — процессы квантовой механики.
А. Эволюция звезд
Самые долгоживущие звезды с низкой массой истощат свое водородное «топливо», сожмутся в белых карликов и остынут до крайне низких температур за период порядка 1014 лет. Более тяжелым звездам понадобится меньше времени, чтобы дойти до финального состояния — белого карлика, нейтронной звезды или черной дыры, в зависимости от особенностей эволюции каждой конкретной звезды.
Б. Отделение планет от звезд
Среднее время, необходимое для того, чтобы планета отделилась от звезды в результате близкой встречи со второй звездой, составляет
Т = (pV?)-1, (14)
где р — плотность звезд в пространстве, V — средняя относительная скорость двух звезд и ? — сечение столкновения, вызвавшего отделение. Для системы «Земля–Солнце», двигающейся во внешней области диска спиральной галактики, приблизительные количественные значения следующие:
р = 3•10–41 км3, (15)
V = 50 км/с, (16)
? = 2•1016 км2, (17)
Т= 1015 лет. (18)
Временной отрезок для встречи, влекущей за собой серьезные нарушения планетарных орбит, составляет заметно меньше, чем 1015 лет.
В. Отделение звезд от галактик
Динамическая эволюция галактик — сложный и еще не до конца понятный процесс. Здесь мы можем дать только очень грубую оценку сроков. Если галактика состоит из N звезд массой М в радиусе R, то их средняя скорость составляет порядка
V = [GNM/R]1/2. (19)
Сечение для близкой встречи двух звезд, заметно изменяющей направление их движения, составляет
? = (GM/V2)2 = (R/N)2. (20)
Среднее время, проходящее для одной звезды между двумя столкновениями, составляет
Т = (?V?)1 = (NR3/GM)1/2. (21)
Если мы рассматриваем типичную крупную галактику, в которой N = 1011, а R = 3•1017 км, то
Т= 1019 лет. (22)
Динамическая релаксация галактики происходит главным образом благодаря встречам звезд на значительном расстоянии друг от друга с характерным временем
TR = T(logN)-1 = 1018 лет. (23)
В результате объединенного эффекта динамической релаксации и близких столкновений центральные районы галактики коллапсируют в черную дыру, одновременно выталкивая звезды из внешних регионов. Выталкиваемые звезды достигают нужной скорости и отделяются от галактики по прошествии порядка 1019 лет. Мы не знаем, какая часть массы галактики в конце концов погибнет в черной дыре, а какая часть отделится от галактики. Возможно, отделившаяся масса в конечном счете будет составлять от 90 до 99 процентов.
Драматические события, наблюдаемые нами сейчас в центральных регионах многих галактик, возможно, вызваны подобным процессом динамической эволюции, происходящем в гораздо более краткосрочном режиме. Согласно (21), срок эволюции и коллапса может быть небольшим, если эволюционирующих объектов немного и они массивны, например, не отдельные звезды, а компактные скопления звезд и газовые облака. Долгие сроки эволюции (22) характерны для галактик, не содержащих в себе динамических объектов крупнее отдельных звезд.
Г. Разрушение орбит гравитационной радиацией
Если некая масса вращается вокруг фиксированного центра со скоростью V, периодом Р и кинетической
