Формирование звёзд и планет с точки зрения школьной физики. Детальный алгоритм рождения звёзд и появления планет, и следствия из него - страница 18

Выпадение остатков газа из исходной разрежённой туманности на поверхность гало сопровождается сильной потерей им углового момента вращения. Точнее сказать – происходит сепарация массы вещества, при которой на протосолнце выпадает вещество с малым моментом вращения, а в облаке остаётся с большим. Происходит это следующим образом.

В газовом облаке, вращающимся вокруг протозвезды, и имеющем размер в несколько сотен нынешних размеров солнца, средняя плотность газа и так не велика, а на периферии облака она совсем маленькая. В результате, среднее время между столкновениями частиц (атомов или молекул) в этой разрежённой области может исчисляться минутами, если не часами, а внутри облака – только доли секунд. При этом в среднем масса газа достаточно равномерно вращается, с той же скоростью, как и более плотные нижележащие слои газа. Рассмотрим, что происходит в этом облаке с атомами (или молекулами). В некоторый момент произошло соударение двух частиц, и их разлёт, после чего обе они полетели по отрезку обычной кеплеровской траектории частицы, находящейся в гравитационном поле планеты – то есть по кускам эллипсов. А общая масса газа в среднем имела движение по круговой траектории. При этом разлетевшиеся частицы имеют скорости, отличные от средней скорости газа – у одной добавочная скорость окажется сонаправлена со скоростью газа, а у другой направлена в противоположную сторону (поперечная составляющая скорости нам не интересна). В результате, в момент следующего соударения, положение частицы, имевшей меньшую скорость, окажется внутри круговой траектории, то есть ближе к протозвезде, а положение более быстрой частицы будет вне этого круга, то есть она окажется дальше. И величина отклонения обеих частиц от круговой траектории будет пропорциональна квадрату времени свободного полёта до следующего соударения.

И таким образом сепарация происходит повсеместно, по всему объёму облака, но в плотной её части эффект оказывается мизерным, зато во внешней области, где соударения редки, скорость сепарации возрастает на порядки. В результате сепарации большая часть массы облака может выпасть на квазизвезду, обладая малым моментом вращения, а остатки газа с большим моментом вращения, частично передадут его снежинкам в плоскости пылевого диска, или поднимутся на более высокие траектории.