Космогония

Космогония (грек. kosmos – ғарыш және gonea – туу, шығару, ұрпақ), ғ а р ы ш т а н у – астрономияның ғарыштық денелер мен олардың жүйелерінің пайда болуы мен дамуын зерттейтін саласы.

Ғарыштық жүйелердің құрамына жұлдыздар, жұлдыздар шоғыры, галактикалар, тұмандықтар, Күн жүйесі мен оған енетін денелер – Күн, планеталар (мұнда Жер де бар), олардың серіктері, астероидтар (немесе кіші планеталар), құйрықты жұлдыздар (кометалар), метеориттер енеді. Б.з.б. 4–1 ғасырларда грек философтары Левкипп, Демокрит, Лукреций еңбектерінде аспан денелерінің дамуы туралы айтылған жалпы идеялардан кейін, орта ғасырларда діни түсініктер үстемдік еткен кезең туды. Тек 17 ғасырда Р.Декарт дүниені құдай жаратты деген аңызды жоққа шығарып, барлық аспан денелері материяның ең ұсақ бөлшектерінің құйынды қозғалысы нәтижесінде пайда болды деген пікір айтты. Планеталар Космогониясының ғылыми негізін Исаак Ньютон қалады. Ол планеталардың Күнді айнала қозғалуын басқаратын механиканың негізгі заңдарын және бүкіләлемдік тартылыс заңын ашып, планеталар жүйесінің құрылысы кездейсоқ жағдайдың нәтижесі емес деген қорытындыға келді. И.Кант алғаш рет планеталардың қозғалу заңдылығына Космогония тұрғысынан түсінік берді. Ол планеталар жүйесі орталық дене – Күнді бірыңғай айналатын шашыранды материядан түзілген деген болжам жасады. Бұл болжам Канттың «Жалпы жаратылыстану тарихы және аспан тарихы» (1775) деген кітабында жарияланған. 18 ғасырдың соңына қарай В.Гершель жұлдыздық аспанды өзі жасаған телескоппен бақылап, пішіні сопақ тұмандықты ашты, оның орталық ядросына жақындаған сайын қоюлана түсіп, тығыздығы артатындығын байқады. Осыдан тұмандықтың «қоюлануы» арқылы жұлдыздардың пайда болатындығы туралы болжам келіп шықты. Гершельдің осы бақылауына және планеталардың қозғалу заңдылығына сүйеніп, П.Лаплас Күн жүйесінің пайда болуы туралы Кант болжамына ұқсас өз болжамын ұсынды. Алайда Лаплас болжамы бұрын тез айналып, орталықтан тепкіш күштің әсерінен жеке заттар бөліп шығарған Күннің қазір жай айналатындығын түсіндіре алмады. 20 ғасырдың 20–30-жылдарында ағылшын физигі және астрофизигі Дж.Джинс болжамы көпке танылды. Бұл болжам бойынша, планеталар басқа бір шомбал жұлдыздың Күн маңайынан өтуі кезінде Күннен бөлініп шыққан ыстық заттан пайда болған деп есептелді. 20 ғ-дың басында жұлдыздардың пайда болуы мен дамуы толық зерттеле бастады. Шашыраған тұмандық затының қоюлануы нәтижесінде жұлдыздар пайда болды деген болжам осы кезге дейін сақталды. Жылудың механикалық эквиваленті ашылғаннан кейін 1854 ж. неміс физигі әрі математигі Г.Гельмгольц, 1862 ж. ағылшын физигі Дж. Томсон жұлдыздар сығылған кезде босап шығатын энергия есептеліп шығарылды. Бұл энергия қоры Күннің 107–108 жыл бойы жарық шығаруына жетеді екен. Бірақ Жер тарихының зерттелуі негізінде Күннің одан әлдеқайда көп жарық шығаратындығы дәлелденді. 1938–39 жылдары жұлдыз энергиясының көзі ядролық реакциялар екендігі анықталды. Бұл осы заманғы жұлдыздар Космогониясының бастамасы болды. 20 ғ-дың 60–80-жылдары галактикалардың дамуы мен пайда болуы зерттеле бастады. Галактикалар К-сы зерттеліп, галактикалар мен олардың шоғырлары жіктеліп жүйеленді. Галактикалардағы жұлдыздар мен газ құрамының эволюциялық өзгерісі, олардың химиялық құрамы мен параметрлері зерттелді.

Планеталар космогониясы

20 ғ-дың 40-жылдары, Джинс гипотезасының күйреуінен кейін, космогония ілімі планеталардың шашыраған заттан пайда болғандығы туралы Кант пен Лапластың классикалық идеяларына қайта оралды. 20 ғасырдың 70-жылдары планеталар Күн жүйесіндегі қатты денелерден, ал Юпитер мен Сатурн сол жүйедегі қатты денелер мен газ-тозаң бұлтынан құралған деген идея жалпы жұртшылық мойындаған тұжырым болды. Бұл бұлт бір кезде Күнді қоршап, планеталар жүйесінің шегіне дейін созылып жатқан. Күннің сығылатын әрі айналатын тұмандықтан пайда болғандығы туралы кең тараған пікірге сүйене отырып, көптеген астрономдар: Ф.Хойл (Ұлыбритания), А.Камерон (АҚШ), Э.Шацман (Франция) алғашқы планеталар (протопланеталар) бұлтының соңғы сығылу сатысында, осы тұмандықтан орталықтан тепкіш күштің әсерінен бөлініп шыққан деген тұжырымға келді. Лаплас болжамында тұмандықтың бөлініп шығуы таза механикалық жолмен қарастырылса, жоғарыдағы ғалымдардың тұжырымдарында тұмандыққа Күннің корпускулалық сәулесі мен магнит өрісіне байланысты әсерлері ескерілді. Планеталардың алғашқы планеталар бұлтынан түзілуін орыс ғалымы О.Ю.Шмидт және оның қызметкерлері толық зерттеген. Бұл процесті екі кезеңге бөлуге болады. Шамамен 106 жылға созылған 1-кезеңде бұлттың тозаң құраушыларынан мөлшері жүздеген км болатын «аралық» дене түзілген. Шамамен 108 жылға созылған 2-кезеңде «аралық» дене тобынан және олардың сынықтарынан планеталар жинақталған. Юпитер мен Сатурн планеталарының маңындағы «аралық» денелер тобынан серіктер жүйесі пайда болған. Олар дөңгелек орбита бойынша планеталармен бір бағытта айналады. Ал Юпитер, Сатурн, Нептун планеталарының өздеріне қарсы айналатын серіктері де өздерін қоршаған «аралық» денелерден жаралуы мүмкін. «Аралық» денелердің қалдықтары мен сынықтары – осы кездегі астероидтар мен құйрықты жұлдыздың ядролары. Ғаламда ұшып жүрген басқа денелермен, сондай-ақ бір-бірімен соқтығысуы салдарынан астероидтар бөлшектеніп кетеді. Жұлдыздың және құйрықты жұлдыздың ұйтқулары әсерінен кейбір құйрықты жұлдыз ядролары қысқа периодты құйрықты жұлдызға айналады. Ежелгі метеориттердің жасы шамамен 4,7 млрд. жыл деп есептеледі. Күн жүйесінің жасы үшін онымен бір мезгілде жаралған әрі метеориттердің аталық денесі деп есептелетін астероидтардың жасы алынады. Ай топырағының үлгілерін өлшеу нәтижесінде Ай мен Жердің бір дәуірде жаралғандығы анықталған.

Жұлдыздар космогониясы

Мұнда жұлдыздардың, сондай-ақ жұлдыздық жүйенің пайда болуы әрі эволюциясы зерттеледі. Эволюция барысында жұлдыздар өздерінің қойнауындағы механикалық және жылулық тепе-теңдіктің өзгеру жағдайымен анықталатын сатыдан өтеді. Сутекті гелийге айналдыратын ядролық реакцияның нәтижесінде жұлдыз ядросының химиялық құрамы өзгереді; газдың орташа молекулалық салмағы артып, ядро нығыздалып, қызады. Зерттеулердің нәтижесіне қарағанда, бұл жағдай жұлдыздардың жарқырауы мен радиусын арттырады. Жұлдыз эволюциясының уақыты оның массасына едәуір дәрежеде тәуелді. Күн эволюциясының уақыты 1010 жылға тең. Кәрі жұлдыздардағы (эволюциясының уақыты бірнеше млн. жылға тең) сутек қоры тез таусылады. Олардың температурасы едәуір төмен болып келеді.

Галактикалық космогония

Әр түрлі типтегі жұлдыздар Галактикада қосалқы жүйелер құрайды. Ең әуелі Галактика созылып жатқан, баяу айналатын газ бұлты түрінде болған. Газ орталыққа қарай қысылып, одан жұлдыз шоғыры түзілген. Осы кезде түзілген жұлдыздар созылыңқы орбита бойымен қозғалып, газ орнында пайда болған сәл қысылыңқы сфероидты толтырады. Мұндай жұлдыздар Галактиканың сфералық құраушысына жататын жұлдыздық қосалқы жүйелердің құрамына енеді. Ретсіз қозғалған газ кинетикалық энергиясынан айрылып, қысылады. Сөйтіп, сфероид радиусы кемиді. Осыдан кейін сфероид орталыққа қарай емес, экваторлық жазықтық бойынша қысылады. Осы кезеңде Галактиканың аралық құраушысы болып есептелетін қосалқы жүйелер түзіледі. Қосалқы жүйелер түзілгеннен кейін газ сығылмайды, енді ол қозғалыстың әсерімен ғана емес, магнит өрісі қысымымен де ұсталып тұрады. Газдан пайда болған жаңа жұлдыздар Галактиканың жазық қосалқы жүйелерінің (ыстық жұлдыздар мен шоғырлар да) құрамына енеді. Жазық қосалқы жүйелерде жүздеген не мыңдаған жұлдыздар болады, олар шашыраған шоғырлар деп аталады. Ал сфералық қосалқы жүйелерде ондаған және жүздеген млн. жұлдыздар болады, олар шар шоғырлар делінеді. Қосалқы жүйелер жұлдыздардың жасына, кинематикалық айырмашылықтарына, сондай-ақ химиялық құрамына қарай ажыратылады. Жұлдыздар мен жұлдызаралық орта Галактика құрамындағы зат эволюциясының 2 фазасы болып табылады. Уақыт озған сайын жұлдызаралық орта таусылып, Галактикадағы жас жұлдыздар жоғалады, олардың массасының көбі массасы аз жұлдыздарға (эволюциясы баяу), сондай-ақ ергежейлі жұлдыздарға, нейтронды жұлдыздарға және коллапс күйдегі шомбал қалдықтарға шоғырланады. Жұлдыздар да, галактикалар да алғашқы диффузиялық газдың қоюлануынан түзілетіндіктен баяндалған тұжырымдама өте маңызды болып есептеледі. Қазақстанда Космогония мәселелерін зерттеу жұмыстары Астрофизика институтында 20 ғ-дың 40-жылдарының 2-жартысынан жүргізіле бастады. В.Г.Фесенков пен Д.А.Рожковский көп жыл бойы фотографиялық тәсілмен зерттей отырып, диффузиялық тұмандықтағы газ-тозаң талшықтары жеке қоюланған бөлшектерге ыдыраудың нәтижесінде жұлдыздарға айналады деген болжам ұсынды. Олар бақылау деректерінің көмегі арқылы әйгілі Орион тұмандығы (Таразы шоқжұлдызындағы) мен ондағы жұлдыздар бір жерден пайда болған жас нысандар екендігін дәлелдеді. Сөйтіп, жұлдыздар эволюциясы мәселесінде диффузиялық тұмандықтардың үлкен рөл атқаратындығы анықталды. Жас Таразы шоқжұлдызының бас құраушыларының құрылысы трапеция тәріздес екендігі және осы конфигурацияның ұзақ уақыт сақталатындығы жөніндегі теорема дәлелденді.