Cтраница 3
При потере момента количества движения звезды сжимаются, и отношение T / W должно расти как / R, поэтому вращение, вероятно, более существенно для компактных объектов, чем для звезд главной последовательности, от которых они происходят. [31]
Большой успех теории дисковой аккреции связан с тем, что даже самые простые предположения позволяют получить эффективные поверхностные температуры в мягкой рентгеновской области при разумных параметрах двойных систем, содержащих компактные объекты. Это еще раз свидетельствует в пользу отождествления наблюдаемых рентгеновских источников в двойных системах с аккрецией на компактные звезды. [32]
Итак, несмотря на растущие усилия теоретиков объяснить природу только что открытых галактических рентгеновских источников, в то время еще не было надежных наблюдательных свидетельств, что эти источники имеют какое-то отношение к тесным двойным системам или к компактным объектам. [33]
Рассказ о компактных объектах логично начать с того места, где заканчивается история нормальной звездной эволюции. Компактные объекты - белые карлики, нейтронные звезды и черные дыры - рождаются, когда гибнут нормальные звезды, т.е. когда оказывается израсходованной ббльшая часть ядерного горючего звезды. [34]
Компактные объекты имеют намного меньший радиус, чем нормальные звезды сравнимой массы. [35]
Изложенный в ней материал располагается в естественном порядке. Для компактных объектов каждого типа ( белых карликов, нейтронных звезд или черных дыр) вначале анализируются физические свойства в основном состоянии. Например, прежде всего рассматривается сферически-симметричная невращаюшаяся конфигурация при нулевой температуре. Затем анализируется действие на эти объекты различных возмущений, например вращения, магнитных полей, тепловых потоков, аккреции и т.п. Как и для большинства физических систем, структура компактных звезд лучше всего проявляется в том случае, когда они подвергаются воздействию каких-либо возмущающих факторов. В самом деле, невозмущенные компактные звезды в космосе просто ненаблюдаемы. Где это возможно, мы привлекаем данные наблюдений, чтобы обосновать и пояснить теоретическое обсуждение. [36]
Несмотря на эти неопределенности, имеющиеся данные уже позволяют сделать некоторые интересные заключения. Как мы увидим, компактные объекты так же широко распространены в Галактике, как и другие звезды. Наблюдаемая доля распределенной плотности общей массы, приходящаяся на белые карлики, составляет заметную часть плотности массы, заключенной в обычных звездах. [37]
Аккреция на компактную звезду в двойной системе может сильно отличаться от сферически симметричной, поскольку аккрецируемый газ обладает моментом количества движения. Рассмотрим случай, когда компактный объект - это черная дыра. Если момент количества движения на единицу массы / превосходит rf, где rf - радиус самой внутренней устойчивой круговой орбиты ( см. гл. В этом случае газ будет выброшен на круговые орбиты вокруг черной дыры. Движение газа внутрь возможно только после того, как вязкостные напряжения унесут лишний момент количества движения. Сопутствующий нагрев, вызванный силами трения, и более длительное пребывание газа вне горизонта событий приводят к значительному увеличению светимости по сравнению с величинами, рассчитанными в предыдущем разделе для сферически симметричной аккреции. [38]
Название предлагаемой вниманию читателя книги - Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды - как бы открывает нам мир неведомой восточной сказки. И в самом деле, компактные объекты, физике которых посвящена книга профессоров Корнеллского университета ( США) Стюарта Шапиро и Саула Тьюколски - мир поистине сказочный, в котором все представляется иначе, чем в наших лабораториях. Фундаментальное отличие этого сказочного мира от привычного нам земного состоит в том, что главный герой книги - вещество, находящееся в сверхплотном состоянии, недостижимом ( пока. [39]
Для объяснения всплесков было предложено много моделей. Все они привлекают аккрецию газа на компактный объект. Компактный объект выполняет по крайней мере одну из двух функций: глубокая гравитационная потенциальная яма обеспечивает запас энергии для эффективного преобразования ее в излучение, а малый размер согласуется с наблюдаемой быстрой переменностью. [40]
Но в отдельных случаях конкретная природа компактного объекта может быть отождествлена с высокой вероятностью. Постоянство периода наводит на мысль о регулярном движении в гравитационном поле. [41]
В одних в качестве основного механизма рассматриваются неустойчивости аккреционного потока, а в других - термоядерные вспышки в поверхностных слоях аккрецирующей нейтронной звезды. Сейчас можно отождествлять источники центральной галактической подсистемы с компактными объектами, имеющими массу порядка солнечной, предположительно с нейтронными звездами, аккрецирующими вещество маломассивного компонента двойной системы. Всплески I типа, вероятно, возникают в результате термоядерных вспышек, а всплески II типа быстрого барстера могут оказаться следствием неустойчивостей аккреционного потока. [42]
Те изменения гравитационного поля, которые вносятся общей теорией относительности, оказываются весьма важными как в задачах об устойчивости белых карликов, так и в задачах о равновесии и стабильности нейтронных звезд и черных дыр. Это обстоятельство и вызывает столь большой теоретический интерес к компактным объектам, наделяя эти объекты удивительными и неповторимыми свойствами. Хотя последовательное детальное обсуждение общей теории относительности выходит за рамки этой книги, нам все же нужно остановиться кратко на основных идеях и уравнениях этой теории. Такого краткого изложения будет вполне достаточно для приложений, обсуждаемых в следующих главах. Но читатель не должен огорчаться, если ему не удастся сразу усвоить новые для него понятия, которые он может здесь встретить. Недоумения проясняются при рассмотрении приложений. Для начала будет достаточно, если читатель познакомится с идеями и основными уравнениями, отличающими общую теорию относительности от теории Ньютона. Это дает нам право использовать теорию относительности в следующих главах, когда это станет необходимым. [43]
Изучение компактных объектов, ставшее предметом большого внимания со стороны общественности, еще очень далеко от своего завершения. Далеко не все вопросы, относящиеся к структуре и эволюции компактных объектов, разрешены полностью, и тем не менее ответы на эти вопросы вовсе не кажутся недосягаемыми. В настоящее время наука о компактных объектах вполне сформировалась как отрасль физики, в которой проводятся как наблюдения, так и строгие теоретические исследования. Новые данные и новые идеи возникают здесь постоянно. Более того, некоторые из этих идей должны оказывать большое влияние на другие отрасли физики, поскольку в компактных объектах происходят взаимодействия всех четырех типов. Кто, например, мог предвидеть, что вопрос о том, претерпевает ли ядерная материя фазовый переход в кварковое состояние при высокой плотности, будет решаться путем наблюдений с рентгеновского спутника. [44]
Однако, поскольку эти источники, по всей видимости, являются компактными объектами в двойных системах ( см. гл. [45]