Общая теория относительности - Хокинга В.
Скачать (прямая ссылка):
большому смещению периастра (>5000 град-год-1), связанному с приливными
деформациями компаньона в гравитационном поле пульсара [191, 192]. В
качестве еще одного кандидата на роль компаньона рассматривали гелиевую
звезду главной последовательности, которая могла бы удовлетворить как
геометрическим ограничениям, так и ограничениям по смещению периастра.
Однако оценки расстояния до пульсара (5 кпс [187]) и ослабления излучения
вдоль луча зрения (~3,3 звездные величины [193]) указывали на то, что
такая гелиевая звезда была бы на две звездные величины ярче, чем
наблюдательные ограничения (m„S>23, /По5>21) на любой оптический объект,
связанный с пульсаром [194, 195]. Другими возможными кандидатами в
компаньоны являются плотные звездные объекты: белый карлик, нейтронная
звезда или черная дыра.
Попытки получить более точное представление о свойствах компаньона
потребовали обратиться к конструктивным сценариям образования и эволюции
этой системы (табл. 10). Наиболее предпочтительным сценарием, по-
видимому, является эволюция, начавшаяся с фазы рентгеновской двойной
системы; при этом конечным продуктом этой фазы явились две нейтронные
звезды [192, 196, 200]. Однако были, построены и альтернативные сценарии,
приводящие в качестве компаньона к белому карлику [197, 200], черной дыре
[192, 200, 201] или гелиевой звезде [192, 2001. Природа компаньона весьма
существенна для различных релятивистских и астрофизических эффектов в
системе, к обсуждению которых мы переходим.
Двойной пульсар вызвал оживление среди релятивистов, поскольку он может
играть две совершенно различные роли: 1) он является «чистой»
лабораторией с потенциально сильными релятивистскими эффектами, в которой
можно проверять гравитационную теорию (п. 5.2), и 2) это первая из всех
известных систем, для которой релятивистская теория гравитации может быть
использована в качестве практического метода определения астрофизических
параметров (п. 5.1). Мы начнем именно с этого второго пункта, Учитывая
новую и совершенно неожиданную роль релятивистской гравитации.
60
К- М. Уилл
Таблица 10
Библиография по двойному пульсару
А. Наблюдения и астрофизика
Наблюдения пульсара
Ха 1с и Тейлор, 1975 [187] Тейлор, 1975 [190]
Тейлор и др., 1976 [188]
Сценарии эволюции
Фленнери и ван ден Хойвел, 1975 [196]
Веббинк, 1975 [192]
Ван Хорн и др., 1975 [197]
Ван ден Берг, 1975 [198]
Уилер, 1976 [199]
Смарр и Блэндфорд, 1976 [200] Бисноватый-Коган и Комберг, 1976 [201]
Астрофизические эффекты
Озерной и Шишов, 1975 [202] Бальбус и Бречер, 1976 [203] Шапиро и
Терзиан, 1976 [204]
Другие наблюдения
Хьельминг и Гибсон, 1975 [205] Хаиан и др., 1975 [206]
Дэвидсен и др., 1975 [193] Бернакка и др., 1975 [207] Кристиан и др.,
1976 [194]
Насер и др., 1977 |208]
Ван Цитерс и Рибски, 1977 [209]
Методы обработки данных Уилер, 1975 [210]
Блэндфорд и Теукольски, 1975 [211], 1976 ]189)
Эпштейн, 1977 [212]
Природа компаньона
Мастерс и Робертс, 1975 [191] Озерной и Рейнгард, 1975 [213] Робертс и
др., 1976 [195]
Б. Релятивистская гравитация
Общая теория относительности Дамур и Руффини, 1974 [214] Бречер, 1975
[215]
Брумберг и др., 1975 [216] Эспозито и Харрисон, 1975 [217] Демьянский и
Шакура, 1976 [218] Масса пульсара, определяемая по красному смещению
Уилер, 1975 [210]
Блэндфорд и Теукольски, 1975 1211], 1976 [189]
Проверки гравитационной теории Эрдли, 1975 [182]
Нордтведт, 1975 [219]
Уилл, 1976 [220], 1977 [184]
Уилл и Эрдли, 1977 [183]
Смещения периастра Уилл, 1975 [221]
Баркер и О’Коннелл, 1975 [222] Нордтведт, 1975 [219]
Прецессия оси вращения пульсара Баркер и О’Коннелл, 1975 [222] Зельдович
и Шакура, 1975 [223] Хари Дасс и Радхакришнан, 1975 [224]
Рудольф, 1977 [225]
Гравитационное излучение Эрдли, 1975 [182]
Вагонер, 1975 [180], 1976 [226] Уилл и Эрдли, 1977 [183]
Уилл, 1977 [1841
5.1. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ ГРАВИТАЦИЯ КАК МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ АСТРОФИЗИЧЕСКИХ
ПАРАМЕТРОВ
а. Сдвиг периастра
Согласно ППН-формализму, темп прецессии периастра двух тел с массами т, и
ms дается соотношением [ср. (9)1
Ж - [i <2 + 2Y - й + т <2“. - «? + “? + 2С.) =5-’] . <17>
где m=ml+mt — суммарная масса, Рь — орбитальный период. Второй член в
(17) может быть значительным только в том случае,
/. Теория гравитации и зксперимент
61
когда ни одно из тел не имеет массу, пренебрежимо малую по сравнению с
массой другого тела (для Меркурия и Солнца т1т21тг~ ~2-10“7), однако так
или иначе этот член отсутствует в любой полностью консервативной теории
гравитации (а,=а*=а,=?*=0). В случае почти кеплеровской орбиты,
описываемой соотношением Pb/2n=a’l‘m~t/t, формулу (17) можно записать в
следующем’виде:
5 = J (2 + 2V -Р) +1 (2a‘ - а»+«з + 2W (TTxf, ] ’
где Х=тх1тг. Рь и е для двойного пульсара известны (табл. 9), поэтому для
d(a!dt в градусах за год имеем
+ Д(2а,—а, + год-1.
Поскольку смещение периастра зависит от неизвестной полной массы т и от
отношения масс X, воспользоваться этим эффектом для проверки
