О формировании Земли, звёзд и галактик с точки зрения школьной физики. Часть 4

On the formation of the Earth, stars and galaxies from the point of view of school physics. Part 4

 

Автор: Елсуфьев Александр Михайлович

ВНИИЖТ РЖД НЦ Экспресс, Санкт-Петербург, Россия.

e-mail: Elsufiev_al@mail.ru

Elsuf'ev Aleksandr Mihaylovich

Russian Railways, St. Petersburg, Russia.

e-mail: Elsufiev_al@mail.ru

Аннотация: В этой статье автор рассматривает альтернативный нынешней парадигме поэтапный алгоритм формирования звёзд, и следствия из него в виде принципиально отличающегося от общепринятого возможного их строения. Так же, следствием этой теории становится объяснение существования звёздных ассоциаций, и некоторые иные наблюдаемые явления.

Abstract: In this article, the author considers an alternative to the current paradigm step-by-step algorithm for the formation of stars, and the consequences of it in the form of a fundamentally different from the generally accepted possible structure. Also, the consequence of this theory is the explanation of the existence of stellar associations, and some other observed phenomena.

Ключевые слова: формирование Земли, формирование звёзд, физика.

Keywords: formation of the Earth, formation of stars, physics.

Тематическая рубрика: Междисциплинарные работы.

 

Часть 5. Объяснение разных противоречий новой моделью.

5.1. Сравнение светимостей Солнца и Бетельгейзе.

Что ещё можно сказать в защиту теории каменного ядра звезды. Я нашёл в интернете такое противоречие. С одной стороны – наше Солнце, по общепринятой теории, имеет в центре огромную плотность и давление, а его энерговыделение происходит в центральном ядрышке размером в четверть Солнца, и с плотностью порядка 20 единиц (как у золота, но это водород), а наружная фотосфера имеет плотность 0.2. Но что интересно – радиус этого ядрышка (=2*10^8 м) составляет 25% радиуса солнца, объём примерно 3*10^25 кубометров, и он обеспечивает полное энерговыделение Солнца на уровне 3*10^26 Вт, то есть около 13 Вт на кубометр ядрышка - это при плотности 20 тонн на кубометр, давлении в сотни млн атмосфер и миллионах градусов! Это энерговыделение 0.6 Вт на тонну!!! Если у такого кусочка Солнца убрать всю систему охлаждения, то оно начнёт саморазогреваться с “огромной” скоростью – около 15 градусов в год! А взяв всё Солнце целиком, а не только его центр, мы увидим что его мощность вообще 0.15 Вт на тонну, и за год оно нагревается на 3 градуса. А в то же время, уже построенный человечеством ТОКАМАК (правда на других изотопах) даёт энерговыделение на много порядков более высокое – при том, что до давлений и плотностей, которые указываются в центре Солнца, человечеству вряд ли когда удастся добраться (максимальная зафиксированная температура электронов на ТОКАМАКе сейчас 160 млн градусов, при этой температуре самопроизвольно на ядро звезды падают металлы подобные свинцу, при этом мощность термоядерного синтеза составила 600 мегаватт – столько же тепла выделяется в среднем по Солнцу в трёх гигатоннах его массы!)

С другой стороны – Бетельгейзе, в 15 раз более тяжёлая, но со средней плотностью (0.2 гр/м^3) в 10 млн раз меньше чем у средней по Солнцу,  явно не имеющая внутри никакого стабильного (про нестабильное отдельный разговор) плотного ядра (с плотностью хотя бы 0.1 от плотности воды и размером хотя бы с Солнце), но поди ж ты – полная её светимость (энерговыделение) в 105 раз выше чем у Солнца, или по другому – она на килограмм веса имеет в 7 раз БОЛЬШЕЕ энерговыделение, чем всё Солнце, и в 2 раза выше, чем если разогрев Солнца идёт только в его центре! Ещё раз – внутри Солнца, в рамках классической модели, гарантированно большее давление (вследствие большей гравитации и средней плотности), доля водорода у обеих звёзд считается практически идентична, условия для прохождения термоядерной реакции в центре Бетельгейзе примерно такие же, как на Солнце на глубине всего лишь 100-1000 км (про центр Солнца вообще молчим)– а удельная теплотворность Бетельгейзе всё равно выше!!!

Налицо явное противоречие, которое с лёгкостью убирается теорией каменного ядра. Дело в том, что как уже было сказано, в этом ядре очень быстро выгорел бы весь литий, который мог соединиться с водородом, остался бы только кто-то один из них (либо водород, либо литий, но не оба одновременно), после чего в собственно ядре гореть будет практически и нечему. И тогда остаётся только термоядерный синтез в собственно фотосфере, имеющей гораздо меньшую плотность, да и не такую уж и огромную массу. К примеру, если средняя плотность именно фотосферы Солнца, окажется порядка 0.5, а средняя плотность Солнца 1.4, то это означает, что на ядро приходится минимум 65% массы Солнца, а фотосфера несёт всего треть массы. И тогда соотношение энерговыделения у Бетельгейзе и Солнца на единицу водородной массы будет уже не 7, а всего лишь 2. А если средняя плотность фотосферы Солнца повсеместно окажется равна 0.2 (с линейно нарастающей температурой и почти постоянной плотностью), то на неё придётся жалкие 15% массы всего Солнца (остальные 85% у каменного ядра), и удельное энерговыделение фотосферы Солнца и Бетельгейзе вполне себе сравняются, после чего противоречие сильно сглаживается, но не исчезает – равное энерговыделение на единицу массы газовой оболочки будет при существенно разных условиях, на Солнце значительно горячее, и давление на порядки выше, чем на Бетельгейзе, то есть и процесс в расчёте на килограмм веса фотосферы должен идти гораздо сильнее. И только если плотность (и масса) водородной атмосферы Солнца ещё вдвое меньше, если нижние слои солнечной атмосферы по большей части состоят из тяжёлых элементов, сильно снижающих частоту столкновений атомов именно изотопов водорода, лишь тогда средняя мощность энерговыделения Солнца и Бетельгейзе смогут быть приведены в соответствие. Но тогда получается, что вес каменного ядра Солнца составляет порядка 90-95% веса всей звезды, а ядерные реакции идут только в оставшихся 5-10% массы, занимающей порядка 80-90% объёма.

Есть правда иное возможное объяснение этого противоречия. С Солнцем всё может быть нормально – термоядерное выделение энергии может быть и в фотосфере и в ядре, в разных пропорциях. А вот высокое энерговыделение у Бетельгейзе, порядка 1Вт на тонну, может быть вызвано тем, что это не звезда, а всего лишь квазизвезда, высвечивающая энергию гравитационного сжатия. Например, в её центре вполне может быть достаточно большая каменная протозвезда, на которую прямо сейчас выпадает дождь из пыли, тормозящийся в газовой оболочке, и нагревающий её в нижних слоях до десятков тысяч градусов. И мощность излучения 3*10^28Вт вполне может быть обусловлена ежесекундным выпадением 5*10^16 кг пыли, падающей в гравитационный колодец глубиной около 10^12 Дж/кг (у Солнца этот колодец глубиной около 1.8*10^11 Дж/кг). А то что мы наблюдаем – не более чем внешние холодные слои сгустившейся газопылевой туманности, которой ещё предстоит стать настоящей звездой.

Правда, в этом случае придётся совсем иначе объяснять сильную изменчивость блеска Белельгейзе. Например – аномально большая скорость вращения звезды (15 км/сек) есть прямое следствие того, что это всего лишь ещё не осевший газовый диск радиусом 617млн.км (= 4 АЕ), для которого скорость в половину орбитальной скорости Земли (30км/сек) всего лишь чуть меньше первой космической, и не падает он только из за небольшого давления нижележащего газа – сила давления оказывается вполне сопоставима  с центробежной силой. И тогда медленная изменчивость объясняется просто вращением газового диска (1 оборот за 8 лет), разные области которого по-разному излучают. А быстрая изменчивость может быть следствием падения на квазизвезду крупных планетоидов с большим энерговыделением – их наблюдение в огромном, но очень тонком протопланетном диске не будет затруднено плотными слоями газа (в отличие от плотного Солнца, где рождённая в центре энергия высвечивается через тысячелетия, в разряжённом газовом гиганте энергия уйдёт в космос уже через несколько суток, максимум месяцев).

А если вдруг так случится, что Бетельгейзе - зародыш не просто звезды, а именно двойной системы, то этим может быть объяснена одновременно и изменчивость её размеров, и изменчивость блеска – в этом случае газовое гало будет вращающимся эллипсоидом, который при взгляде с разных сторон будет давать как сильно различающиеся размер и блеск.

Подтвердить или опровергнуть эту гипотезу может помочь рассмотрение Бетельгейзе в разных диапазонах волн, некоторые из которых могут быть почти прозрачны для пылевого диска, благодаря чему может быть выявлена внутренняя структура.

5.2. Формирование звёздных ассоциаций.

В середине 20 века были открыты звёздные ассоциации – скопления сотен или тысяч звёзд, как правило очень молодых, при этом очень слабо связанных гравитационно – они разлетаются, и через доли миллиарда лет должны разлететься полностью. Как такие образования могли появиться покуда не известно. У меня по этому поводу есть такой сценарий в рамках предложенной модели.

Так как никакой сверхмощный взрыв не смог бы раскидать в стороны уже существующие очень компактные звёзды, то либо не было взрыва, либо не было самих звёзд. Действительно, ведь будущие звёзды могли получить большие скорости ещё на стадии нахождения в газовом виде, и лишь потом оформиться в звёзды. В этом случае автоматически объясняется и молодость этих звёзд.

Итак, допустим у нас есть очень большая газопылевая туманность, массой в тысячи солнечных масс, размером в несколько световых лет (прекрасный аналог – туманность Столпы творения, только надо взять ещё покрупнее). В ней начинается интенсивное выпадение пыли в центр масс, а так же в локальные гравитационные ловушки. И в какую-то из этих гравитационных ям начинает выпадать ну очень много пыли – сперва она выросла до массы Солнца, потом до двух, трёх. Протозвезда, конечно, активно излучала – но это излучение было способно лишь испарить из падающей пыли все летучие вещества, оставив падать тяжёлые элементы. И вот их количество превысило некий предел, и протозвезда вдруг резко перешла в состояние нейтронной звезды – разумеется с огромнейшим взрывом и выбрасыванием наружу огромной массы вещества с космической скоростью. И в результате, взрывная волна проходит по газопылевой туманности, сперва светом ионизируя и испаряя всё пылевидное вещество, оставляя в целости только протозвёзды, а затем проходит ударная волна, сильно разгоняющая массы газа, который начинает разлетаться во все стороны. Потом газ обратно остывает и конденсируется в снежинкики и пыль, которые быстро пролетают мимо неиспарившихся протозвёзд, и часть из снежков неизбежно оседает на них, с передачей протозвёздам некоторой скорости. А тот газ и пыль, который пролетел мимо протозвёзд, имел все шансы искривить свою траекторию в сторону звезды, благодаря чему после неё вытянулся в довольно тонкий и плотный жгут, своеобразную кумулятивную струю, имеющую далее все шансы сгуститься в следующую звезду, с очень большой скоростью относительно всей звёздной ассоциации.

Здесь стоит заметить, что упомянутая туманность Столпы творения – отличный пример подобной туманности, у которой правда взрыв произошёл либо на её краю, либо вообще вне туманности. На фотографиях отчётливо видно, что вся газопылевая масса улетает в одну сторону, имея очень плотный непрозрачный фронт ударной волны, и достаточно разрежена вдали от фронта, и газ удерживается только некоторыми протозвёздами, количество которых наверняка измеряется сотнями (я насчитал сходу 60 штук), оставляя после них длинные шлейфы. И через несколько миллионов лет остатки газа, не упавшие на старые протозвёзды и не сформировавшие свои новые звёзды, будут окончательно рассеяны, и взору предстанет очередная звёздная ассоциация, имеющая большую скорость движения относительно данной области галактики. При этом, так как на выпадение газа оставлено очень мало времени, очень многие протозвёзды так и останутся тёмно-коричневыми карликами, перейдя в разряд либо ненаблюдаемой тёмной материи - уже сейчас в столпах творения заметна минимум одна протозвезда, обнаружимая только по полурастаявшему шлейфу пыли, либо образуют карликовые звёзды малой светимости, таких как Ross. Так же там видны минимум 10 кумулятивных струй после пролёта крупных протозвёзд, и 5 новообразованных ярких звёзд, едва сформировавшихся из пыли – а во всех статьях до сих пор пишут, что поныне не обнаружено ни одной зарождающейся звезды!

Кстати, образование звезды типа Ross 508 (масса 18%, радиус 21%, светимость 0.3% солнечной, средняя плотность 26.5 – не только в 20 раз выше солнечной, но и на 30% выше плотности гипотетического солнечного ядра!) вне рамок моей гипотезы каменного ядра и вовсе невозможно объяснить.

5.3 «Не всё то золото, что блестит. Не всё то звезда, что светит».

Зададимся таким вопросом – а что мы должны наблюдать на небе, когда вдруг увидим ещё не сформировавшуюся звезду, квазизвезду, зарождающуюся по описанной мною схеме?

Итак, представим себе, что в устоявшемся виде будущая звезда будет порядка 1.5-2 солнечных масс, а в данный момент набрала всего лишь одну массу Солнца, и продолжает нарастать со скоростью 1 МС за миллион лет. И собственные термоядерные реакции в этой звезде ещё почти не начались, иначе она мигом нагреется, а затем нагреет и вышвырнет наружу остатки газопылевого облака. Что в этом случае увидит внешний наблюдатель?

Миллион лет – это 3*10^13 секунд, а значит звезда набирает массу со скоростью порядка 10^17 кг/сек, это эквивалентно выпадение на нынешнюю поверхность Солнца 0.3кг/сек на каждый кв.метр. Вещество выпадает с огромной высоты на поверхность, где (у нашего Солнца) первая космическая скорость в районе 600 км/сек, или по другому энерговыделение порядка 10^11 Дж/кг – вся эта уйма энергии выделяется не одномоментно, а потихоньку высвечивается в процессе длительного падения пылевого вещества на поверхность протозвезды. И суммарная выделяемая мощность – порядка 10^17*10^11=10^28 Вт – это около 30 светимостей Солнца! Но весь этот световой поток высвечивается в космос не из миллионоградусной или даже 50-тысячеградусной плазменной короны, а из весьма холодной (1-5 тысяч градусов) но очень большой наружной поверхности гало квазизвезды, с большим количеством паров лёгких газов типа воды или метана, внутри или рядом с которым есть ещё и пылевой диск из твёрдых составляющих.

Итак, наблюдатель на Земле видит «звезду» с огромным потоком энергии, с температурным максимумом указывающим на 1-2 тысячи градусов на поверхности. Помимо этого, нижний край пылевого протопланетного диска имеет высокую температуру, быстро вращается и достаточно хорошо виден, а значит в излучении присутствует большой процент излучения от тяжёлых элементов, имеющий значительный доплеровский эффект. И наконец, если металлическая протозвезда в центре уже имеет мощное магнитное поле, то излучение получается с расщеплением из-за эффекта Зеемана.

В результате, согласно сделанным наблюдениям, наблюдатель делает вполне справедливый вывод о том, что он видит звезду-гигант, только с аномально большой скоростью вращения, аномальным содержанием тяжёлых металлов, и непостижимо откуда взявшимся сильным магнитным полем – именно такие «звёзды» начали массово появляться в новостной ленте астрономических сообществ в последние годы. При некоторых условиях, в этом описании можно увидеть даже Бетельгейзе.

Если же центральная протозвезда гораздо меньше Солнца, и соответственно мала окружающая его туманность, то может быть сделан вывод о наблюдении аномального белого карлика, такого как WDJ2147-4035. Или можно сделать вывод об аномальных красных гигантах, открытых астрономом Ли Ягуаном, которые «либо очень резко похудели из-за невидимого компаньона, либо, судя по химическому составу, имеют срок жизни превышающий возраст вселенной».

Помимо этого, наблюдатель рассчитывает такие параметры этой звезды, как размер (по светимости) и массу (в отсутствии близких компаньонов – вычисляет по размеру, исходя из предположения о газообразности внутреннего содержимого), и очень сильно занижает её массу. А значит, наблюдая большую, но явно устойчивую группу таких звёзд-гигантов, имеющих большую разницу в скоростях, неизбежно делает вывод о наличии в скоплении гравитирующего тёмного вещества.

Часть 6. Что если схема окажется правильной? Какие будут последствия.

И напоследок. Если всё описанное окажется правдой (ну а вдруг?), то какие могут быть дальнейшие последствия у этой теории?

6.1. Во-первых, придётся пересмотреть картину мира в части звездообразования и строения звёзд малой массы (коричневых и белых карликов), а теория гигантов, особенно переменной яркости, откорректировать для отделения реальных звёзд, питающихся термоядерной реакцией, от квазизвёзд, питающихся энергией сжатия газопылевого облака.

6.2. Во-вторых, должна будет так же измениться теория взрыва звёзд малой массы, имеющих центральное ядро, до образования новых и сверхновых, будет откорректирована теория «стандартных свечей». Они должны будут взрываться по каким-то иным законам, нежели предполагалось прежде. Например возможен такой вариант – из за некоторых причин повышается температура в нижней части фотосферы, близ ядра, после чего оно начинает быстро растворяться в фотосфере. Следствием этого становится переход всех тяжёлых элементов в газовую оболочку, богатую водородом, и в некоторый момент начинается серьёзный поток лития, прежде запертого на сравнительно больших глубинах. Как только это начинает происходить, так сразу ядерные реакции начинают идти не по водородному, а по литиевому сценарию, с быстрым энерговыделением и неизбежным последующим взрывом звезды.

В принципе, к такому же результату могло бы привести вертикальное падение на наше реальное Солнце планетоида размером с Луну (пришедшего из глубин космоса), или медленное торможение и поглощение фотосферой такой планеты как Меркурий – в обоих случаях на достаточно большую глубину достаточно быстро упадёт огромная литий-содержащая масса, которая затормозится фотосферой Солнца, не успеет дойти до ядра, растворится в фотосфере звезды и вызовет последующий термоядерный взрыв, возможно уничтожающий всю звезду. К тому же, эта масса может спровоцировать массовый вулканизм ядра звезды, с выделением ещё большего объёма литийсодержащих пород, с теми же последствиями.

6.3. В-третьих, как следствие придётся пересмотреть итоги наблюдений этих взрывов, и рассчитанные по ним следствия о расстояниях до далёких галактик.

6.4. В-четвёртых, изменение понимания структуры (и веса) малых звёзд приведёт к изменению вычисленной массы видимой части вселенной – она может увеличиться, от процентов до нескольких крат.

6.5. В-пятых, это заставит откорректировать теорию распространённости (а может и в принципе существования) тёмной материи, и возможно даже – теорию ускоренного расширения вселенной. Поясню этот пункт более подробно.

Как именно было обнаружено ускоренное расширение вселенной? Астрономы долго наблюдали за новыми и сверхновыми звёздами в ближайшей окрестности Земли (миллионы парсек), и получив достаточно стабильные результаты по взрывам звёзд определённого типа, распространили их на ВСЮ видимую вселенную, предположив что взрывы определённого типа бывают только у звёзд определённого типа, и эти взрывы дают определённую энергию. А далее, наблюдая за далёкой галактикой, если в ней фиксируется взрыв (сверх)новой нужного спектрального класса, мы сразу предполагаем мощность взрыва, по видимому блеску определяем расстояние, а по спектру видим коэффициент красного смещения и скорость убегания. Ну и в итоге, по тому, что начиная с 5-7млрд лет назад, зависимость вычисленной скорости убегания перестаёт соответствовать линейной функции от вычисленного же расстояния, делаем вывод, что тогда вселенная начала расширяться с ускорением.

А что, если всё было несколько иначе? Что если вспомнить, что в первые 8-10 млрд лет во вселенной существовали (и взрывались) в основном только звёзды 1 и 2 поколения, у которых был совершенно иной коэффициент металличности (доля атомов тяжелее гелия) и распределение химических элементов, а сейчас в основном взрываются звёзды 3-4, а местами возможно и 5-6 поколения? Ведь сейчас, если взорвётся звезда типа нашего Солнца, только чуть тяжелее, с каменным ядром, то в спектре мы увидим только те элементы, которые присутствовали в верхней части звезды, с мизерной металличностью, а всё цельнокаменнное ядро сожмётся в нейтронную звезду (чёрную дыру), и никак себя не проявит в спектре. А звезда 1-2 поколения, которая даст при взрыве аналогичный спектр – она настолько большого каменного ядра не имела, а то что есть – совсем иного состава и плотности, чем у Солнца, и соответственно должна бы взорваться по каким-то иным законам, с иной стандартной мощностью взрыва, что даст нам в итоге иное расстояние до звезды. То есть – первая ошибка получается из распространения законов взрыва современных звёзд на звёзды 1-2 поколений, каковое может быть совершенно неадекватным.

Далее, (неправильно) зная мощность взрыва конкретной звезды и общую светимость галактики, и угловой размер галактики на небе, принимая во внимание (неправильно) вычисленное расстояние, получаем полную светимость галактики, и её линейный размер. Затем, по светимости галактики определяется масса обычного вещества галактики – опять же исходя из законов, полученных на ближайшем к нам современном окружении, а по скоростям разных близкорасположенных галактик определяется полная гравитационная масса скоплений галактик, откуда в итоге и получается недостающая тёмная масса (внутригалактическая и межгалактическая). Но если вдруг получается, что не только расстояния определены неверно, но ещё и зависимость нормальной светимости от массы звёзд для 1-2поколений будет совсем иной, нежели для звёзд 3-4 поколений, то масса галактик оказывается вычислена вдвойне неправильно. Ведь звёзды 1-2 поколений при образовании принципиально не имели того объёма пыли (любого состава, пусть даже и чистого гидрида лития) в исходном облаке, и потому при образовании звезды из облака, в неё могла переходить гораздо меньшая часть массы облака водорода, а большая часть могла оставаться неизрасходованной в галактике, не входящей в состав звёзд, и практически ненаблюдаемой астрономами. Ибо если, допустим, в галактике современного типа 40% массы сосредоточено в звёздах и чёрных дырах, а 60% в виде газовых облаков, то не факт, что 8 млрд лет назад это же соотношение не составляло 10%:90%.

Потому что, отталкиваясь от начала звездообразования – из туманности, с ничтожным содержанием только гидрида лития (тоже хорошего диполя), выпадать начинают именно его снежинки, в сравнительно малых количествах, и исходно успевают создать планетоид размером всего лишь порядка Луны или Земли, вокруг него нарастает чисто водородно-гелиевая атмосфера, без воды, сгущается до протозвезды, в ней начинаются термоядерные процессы. Но уже растворившийся в огромной массе водорода литий представляет собой «высокооктановое термоядерное горючее», и зажигается не дав звезде набрать огромной массы. То есть, в отличие от образования Солнца, где каменно-металлическое ядро представляет из себя аналог негорючего стабилизатора (масса его огромна, а потому нужна огромная энергия только на его разогрев, а за это время на зарождающуюся звезду успеет выпасть огромное количество водорода, процент лития в котором уже весьма мал), а почти чистый водород -  плохозажигаемого дизельного топлива, наоборот у звёзд первого поколения почти чистый гидрид лития в центре звезды был подобен лёгкому керосину, который загорается от малейшей искры и сразу же приводит к взрыву. А после зажигания звезда быстро разогревается, и разбрасывает остатки водородного облака в окружающий космос – и эти остатки при раннем загорании могут составить 90% и более исходной массы облака.

6.6. Надо учесть ещё и такой механизм, условно названный звёздным сепаратором. Наше Солнце, как и большинство стабильных звёзд малой массы, образовались по сценарию каменного ядра – из первоначального облака буквально выпали в осадок тяжёлые элементы, образовав каменный центр, который мог загореться, как в случае нашего Солнца, а мог и нет – если исходно водородное облако быстро расширялось, и только тяжёлые снежинки сгруппировались внутрь, и к моменту окончания сжатия протозвезды вокруг неё могла остаться очень разреженная водородная оболочка. В этом случае вместо Солнца получилась бы звезда похожей массы, но при этом холодная, не перешедшая в стадию термоядерных реакций, коричневый карлик – вот вам и кандидат на невидимую тёмную материю. Вдобавок к этому, процесс образования звезды действует как сепаратор – звезда вбирает в себя все “сливки” тяжёлых элементов, успевшие перейти в космическую пыль, а после зажигания излучением разбрасываются вокруг одни отходы – почти чистую водород-гелиевую смесь, практически без примеси прочих элементов, примерно такую же, как была после большого взрыва. В этом случае астрономы должны наблюдать во вселенной почти постоянную мизерную концентрацию тяжёлых элементов – вне зависимости от того, реально они составляют 1-2%, или 5-10%, или даже 50-90% вещества данного сектора вселенной, астрономам для наблюдения будут доступны всё те же самые 1-2% элементов тяжелее гелия, а всё прочее будет если не в центрах звёзд, то в виде отдельных планет или чёрных карликов как наш Юпитер.

Дополнение. Почему Бетельгейзе и Солнце по-разному устроены?

Бетельгейзе – это газовый гигант, массой примерно в Km=15-20 МС, диаметром Kr=700-800 размеров Солнца, светимостью примерно Ks=100 Солнц.

Допустим, Солнце и Бетельгейзе устроены одинаково – газовые шары, постепенно возрастающей температуры и плотности, и в середине происходит термоядерная реакция, питающая их энергией. Давайте прикинем, какова их внутренняя температура?

Температура газа (плазмы)– это мера средней кинетической энергии молекул (атомов). Состав солнца и Бетельгейзе предполагается почти одинаковым. Значит, для измерения отношения средней температуры Бетельгейзе и Солнца, достаточно оценить отношение запасённой в них энергии.

Так как светимость раскалённого вещества пропорциональна аж 4 степени температуры, то можно предположить, что при больших температурах большая часть энергии, содержащаяся в плазме, заключена именно в фотонах, летающих между атомами плазмы – ведь если поднять энергию (температуру) всего в 10 раз, то суммарная энергия ежесекундно рождаемых ею фотонов возрастёт в 10000 раз, и дай волю – они почти мгновенно высветят всю энергию. Предположение конечно неверное, но для первичного расчёта сойдёт.

Как мы оценим энергию Бетельгейзе, в сравнении с Солнцем? А посмотрим, сколько энергии рождается (=излучается) ежесекундно, и сколько времени она в среднем находится внутри звезды, после чего перемножим одно на второе.

Так как внутренняя структура ни Солнца, ни Бетельгейзе априори неизвестна, то сперва представим их обоих в виде шариков постоянной плотности и состава, только переменной температуры, и допустим, что вся энергия порождается строго в центре обеих звёзд. Итак, некая энергия родилась, превратилась в фотоны, полетела в разные стороны, поглотилась, сразу переизлучилась в случайные стороны, и так далее, пока не достигнет границы звезды. Сколько же переизлучений в среднем понадобится?

Предположим, что поглощение происходит строго после прошествия фотоном слоя вещества определённой массы. Тогда, так как плотность Бетельгейзе меньше Солнечной в (Kr^3/Km) раз, то во столько же раз больше средний пробег фотона. А значит, диаметр звезды, поделённый на средний пробег у Бетельгейзе меньше в (Kr^2/Km) раз.

Теперь решаем задачку. Есть одномерный стержень длины 2*N, на каждом шаге можно случайно шагнуть вправо или влево на 1.  Если мы исходно находились строго в центре, то сколько в среднем нам понадобится шагов, чтобы его покинуть?

Записываем условие в виде системы уравнений P(i)=(P(i-1)+P(i+1))/2+1 при P(-N)=P(N)=0 , и надо найти значение P(0)

Если N=1, то ответ очевиден = 1

Если N=2, то значения элементарно отыскиваются: P{-2,2}={0, 3,4,3,0}. И сразу по значениям видим отрезок параболы.

Догадываемся, что правильное значение функции P(i)=N^2-i^2, и подставляя в исходную формулу сразу обнаруживаем правоту догадки!

Теперь усложняем условие – не одномерный стержень, а шар радиуса N – и сразу же приходит верная догадка, что решение в точности то же самое P(r)=N^2-r^2

Отсюда ответ - если есть шар радиусом в N среднего размера шага, то длительность блужданий будет равна N^2 шагов.

Теперь переходим к звёздам. Мы знаем, что у Бетельгейзе в диаметре звезды помещается в (Kr^2/Km) раз меньше средних шажков, чем у Солнца. Значит блуждание продлится в (Kr^4/Km^2) меньше шагов. Но в связи с постоянством скорости света, средняя продолжительность одного шага (момента до поглощения фотона) на Бетельгейзе дольше в (Kr^3/Km) раз. А это значит, что полное время блуждания на Бетельгейзе меньше в (Kr/Km) раз.

Теперь время блуждания энергии домножаем на мощность – получаем, что запас энергии в Бетельгейзе больше, чем на Солнце в Ks*Km/Kr раз.

Температура – это отношение энергии к массе. А значит средняя температура Бетельгейзе выше в Ks/Kr раз – то есть НИЖЕ в 7 раз, нежели на Солнце.

Итого, мы знаем - средняя энергоэффективность (отношение мощности к массе) на Бетельгейзе в Ks/Km=5-7 раз ВЫШЕ солнечной. При том, что внутренняя температура в среднем в 7 раз НИЖЕ солнечной. Как-то это плохо стыкуется с термоядерностью источника энергии!

Теперь вспоминаем, что реальная звезда – это не шар постоянной плотности, она очень сильно уплотняется к середине. Из формул сразу получается, что чем плотнее сжата центральная часть шара, тем медленнее из него выходит энергия, тем горячее в середине, тем сильнее там термоядерная реакция. Раз Бетельгейзе имеет более высокую среднюю энергоэффективность, значит она в центре сжата сильнее солнца, до более высоких плотностей. Значит, в центре этой звезды есть компактное тело огромной плотности, со стократно большим энерговыделением, чем даёт Солнце. Значит, на границе этого тела – огромная гравитация, гораздо больше чем на поверхности Солнца, которая обязана притягивать все близко расположенные тела, выпуская их только при достижении скорости, превышающей вторую космическую для Солнца (>600км/сек). Значит, так как мы видим БОЛЬШУЮ Бетельгейзе, то приходится признать, что часть её вещества представляет газовую сферу, отделенную от центрального тела космической пустотой, висящую на давлении света. И всё бы ничего – но это неустойчивое равновесие, которое обязано нарушиться комкованием этой газовой сферы и очень быстрым её выпадением на центральную массу. То есть, в математической терминологии, мы доказали, что Бетельгейзе не является копией Солнца методом «от противного». То есть – либо Бетельгейзе не звезда а квазизвезда, либо Солнце имеет нетермоядерное ядро.