Природа дозвёздного вещества является наиболее трудной проблемой в космологии и космогонии Вселенной, и, несмотря на гигантские усилия астрофизиков и физиков, представления о сверхплотных структурах дозвёздных тел находятся почти на уровне гипотез. Эта проблема продолжает находиться в центре внимания физиков-теоретиков.
Исследование природы и строения «недавно» возникших звёздных ассоциаций дало основание Амбарцумяну выдвинуть свою гипотезу о существовании дозвёздной материи.
Амбарцумян обратил внимание на тот факт, что «наша Галактика не принадлежит к числу систем, особенно богатых диффузной материей, чтобы предположить повсеместное образование звёзд из неё. Между тем процесс звездообразования в Галактике в нашу эпоху интенсивно продолжается».
Согласно предложенной гипотезе о протозвёздах, эволюция космической материи, по крайней мере в настоящую «космическую» эпоху, соответствует переходам от более плотных состояний к менее плотным. Иначе говоря, согласно новой гипотезе, исходным состоянием материи является сверхплотное состояние, и поэтому эту гипотезу можно назвать гипотезой сверхплотных протозвёзд. За исходными сверхплотными и плотными состояниями космической материи в процессе эволюции следуют состояния менее плотные, что соответствует наблюдаемым формам существования космической материи (звёзды, туманности, планеты и т. д.).
Правда, пока необъяснимым остаётся такое длительное (миллиарды лет) пребывание дозвёздных тел в бездеятельном состоянии, а затем их внезапная активность — взрывы, выбрасывание материи и образование звёзд. Здесь пока вопрос сложный и неопределённый.
Долгое время считалось, что самыми плотными реальными космическими образованиями (не считая искусственно придуманных Шварцшильдом и Хойлом бесконечно плотных чёрных дыр) являются звёзды — белые карлики. Средняя плотность материи некоторых из них доходит до сотен тонн в кубическом сантиметре. Такую высокую плотность можно объяснить, если допустить, что материя белых карликов состоит из отдельных атомных ядер, очень близко расположенных друг к другу, и свободных электронов (электронного газа).
Между тем в земных условиях ядра и электроны обычно входят в состав атомов так, что расстояния между электронами и ядрами и, следовательно, размеры атомов во много раз больше, чем размеры самих ядер и электронов.
В популярной литературе принято очень грубо сравнивать структуру «земного» атома с футбольным стадионом: радиус атома сравнивается с радиусом стадиона, а радиус ядра с радиусом футбольного мяча; это иллюстрация того, насколько плотность «земного» атома мала по сравнению с плотностью белых карликов.
Однако теоретические исследования сверхплотных структур (а ими занимались многие физики) показали, что в принципе возможны даже более плотные формы существования материи, чем в белых карликах. Они должны состоять большей частью из нейтронов (нейтронные звёзды). Предполагается, что такими нейтронными звёздами могут быть открытые в 1968 году пульсары — источники, обладающие весьма быстрой и строго периодической переменностью излучения в оптическом, рентгеновском и радиодиапазонах.
Следует заметить, что теория сверхплотных конфигураций материи является одной из сложнейших областей теоретической физики, и без преувеличения можно сказать, что она находится в зачаточном состоянии и развивается очень медленно. Над этой проблемой работали Р. Оппенгеймер[152], А. Камерон[153], Г. А. Гамов и другие выдающиеся физики. Они показали, что при плотностях материи, превышающих 109 г/см³, сложные атомные ядра не могут существовать.
Сегодня теория сверхплотного состояния вещества является центральной проблемой астрофизики, инициированной пионерскими работами Амбарцумяна.
Теория о возникновении гиперонов в сверхплотных средахВ 1960 году Амбарцумян, совместно с академиком НАН Армении Г. С. Саакяном, рассмотрел теоретическую возможность существования в природе ещё более плотных форм материи. Было показано, что, когда плотность газа элементарных частиц становится гораздо выше, чем плотность нейтронных звёзд (около 1015 г/см3, то есть миллиарды тонн в кубическом сантиметре), тогда в этом газе должны возникать сверхтяжёлые элементарные частицы — гипероны. При дальнейшем возрастании плотности газа число возникающих гиперонов будет превышать общее число нейтронов и протонов в газе.
Эта теория утверждает, что гипероны, крайне неустойчивые в земных условиях (средняя продолжительность их жизни на Земле равна одной десятимиллиардной доле секунды), при сверхвысоких плотностях газа становятся устойчивыми!
Отсюда следует, что сверхплотная звезда с достаточно большой массой должна состоять в основном из гиперонов.
Из теории получен также важный вывод о том, что равновесные сверхплотные конфигурации материи обладают огромными запасами внутренней энергии, достаточными для объяснения их физической и динамической неустойчивости. При возникновении молодых звёзд и звёздных систем активизируется эта сверхплотная материя, хотя, по-видимому, сама по себе она может быть устойчива в течение миллиардов лет.
Самым важным результатом теории является доказательство возможности существования сверхплотной материи с плотностью, равной или большей плотности атомных ядер (больше чем 1016 г/см3).
При этом Амбарцумяном была выдвинута гипотеза существования Д-тел — дозвёздных сверхплотных образований в неустойчивых звёздных агрегатах. Пытаясь понять теоретически, какие предельные сверхплотные состояния возможны в природе, он всегда предупреждал, что проблема эта очень далека от своего решения, и требуются неимоверные усилия в теории и наблюдениях, чтобы постигнуть истину.
Сотрудник Бюраканской обсерватории, физик Р. М. Мурадян, пытался обосновать существование сверхплотных конфигураций, исходя из понятия о сверхтяжёлых элементарных частицах — суперадронах. В связи с этим Амбарцумян даёт следующее пояснение: «Согласно современным представлениям физики элементарных частиц, между массой и вращательным моментом имеется глубокая взаимосвязь. Если правы те, кто утверждает, что астрономическая Вселенная родилась в результате распада одной сверхтяжёлой частицы, условно названной "первичным адроном", то теоретически можно предсказать, что Вселенная должна совершать один оборот за тысячи миллиардов лет. И вот из Англии поступило сообщение, что астрономические наблюдения, проведённые с помощью больших радиотелескопов учёными обсерватории Джодрелл Бенк, подтверждают возможность вращения Метагалактики. Это обстоятельство, кстати, может быть доказательной иллюстрацией философской концепции о неразрывной генетической связи микро- и макромира».
