Теория тяготения и эволюция звезд - Зельдович Я.Б.
Скачать (прямая ссылка):
**) Неясно, означает ли это возможность «беззвучного» коллапса без взрыва или плавную потерю массы до наступления коллапса. 264
ВВЕДЕНИЕ
[ГЛ.9
В связи с открытием квазаров десятки теоретиков вернулись к теории равновесия и сжатия звезд с учетом общей теории относительности; астрономы вспомнили классические работы Оппенгей-мера, Волкова и Снайдера периода 1938—1939 гг. Вместе с тем, по естественному психологическому закону, возникло предположение, что две загадки, связанные между собой,— судьба обычных звезд и сущность квазаров,— может быть, имеют общий ответ.
Сейчас мы думаем, что это не совсем так, хотя, безусловно, обе проблемы имеют перекрывающиеся аспекты, в том числе и связанные с ОТО. Мы не рассматриваем в этой книге проблему квазаров, относящуюся скорее к области космологии.
В этом разделе рассматривается описанный выше круг вопросов, связанных с эволюцией звезд.
Изложение начинается с того, что очень кратко напоминаются сведения о равновесии звезды и ее устойчивости. Затем излагается теория равновесного состояния звезд. После этого рассматривается эволюция звезды, ее переход в конечное состояние. Разумеется, в нашу задачу не входит сколько-нибудь подробное рассмотрение медленной эволюции звезды, что делается в соответствующих монографиях (см. конец параграфа). Мы рассматриваем только общий характер эволюции, ее темп и устойчивость. Это важно для того, чтобы выяснить условия, приводящие в состояние, когда существенны эффекты ОТО, или, наоборот, выяснить причины, из-за которых звезды могут избежать релятивистской стадии.
Затем рассматривается катастрофическое сжатие (коллапс) звезды, потерявшей устойчивость в ходе медленной эволюции, изучаются процессы взрыва сверхновой и др., сопровождающие коллапс, и, наконец, рассматривается финальная стадия коллапса звезды, с M > 2Mq в конце сжатия — релятивистский коллапс, приводящий к состоянию застывшей звезды.
В следующих трех главах рассматриваются вопросы обнаружения наблюдательных проявлений релятивистских стадий эволюции звезд. В порядке той последовательности, в которой развивалась теория, в гл. 12 рассматривается аккреция вещества на звезды. В период 1963—1968 гг. многие астрофизики, в том числе и авторы, полагали, что именно аккреция окажется ключом к обнаружению нейтронных и застывших звезд. Выделение энергии при аккреции на поверхность нейтронной звезды достигает 10—25% тс2, т. е. во много раз больше ядерной энергии этого вещества. Амнуэль и Гусейнов (1968) рассматривали возможность пульсации радиосигнала при аккреции на вращающуюся нейтронную звезду с магнитным полем.
Сферически-симметричное падение холодного вещества в гравитационном поле коллапсировавшей звезды, не приводит к заметному выделению энергии. Однако при наличии асим- ГЛ. 9]
ВВЕДЕНИЕ
265
метрии, столкновений, вращения, магнитного поля можно и в случае застывшей звезды ожидать выделения энергии того же порядка, что и у нейтронной звезды.
В разреженном межзвездном веществе падающее на звезду количество вещества в единицу времени мало. Предполагалось, что релятивистская звезда, находясь в составе тесной пары с обычной звездой даст большие наблюдаемые эффекты и прежде всего — поток рентгеновского излучения. Сказанное объясняет интерес к аккреции и довольно подробную разработку теории этого явления.
Действительность оказалась и сложнее и интереснее. В 1968 г. были открыты пульсары; феномену пульсаров посвящается гл. 13.
В соответствии с установками предлагаемой монографии, наблюдательный материал дается кратко и обобщенно.
Новые данные поступают часто и не представляется возможным дать детальный обзор, который не устарел бы к моменту выхода книги в свет.
Излагаются свойства нейтронных звезд, ъ особенности те, которые имеют значение для их функционирования в качестве пульсаров. Рассматривается баланс энергии и электродинамика вращающейся звезды, обладающей магнитным моментом. Обсуждаются различные предложенные механизмы направленного излучения, что необходимо для объяснения наблюдаемой периодичности. Вкратце рассматривается поведение плазмы в поле мощного радиоизлучения, характерного для пульсаров.
Наконец, в последней, 14-й главе, обсуждаются наблюдательные свойства и возможность обнаружения застывших звезд.
Эта глава оказывается краткой в соответствии с тем, что такие звезды до сих пор не открыты. Обсуждаются некоторые астрономические объекты, в состав которых, возможно, входят скол-лапсировавшие звезды, и трудности, лежащие на пути уверенного ответа. Отмечается принципиальная возможность существования первичных застывших объектов космологического происхождения, наряду с коллапсарами, возникающими при эволюции массивных звезд.
Изложенные вопросы рассмотрены ранее в обзорах авторов [см. Зельдович, Новиков (1964а; 1965; 1966) и Новиков, Зельдович (1966)]. Ситуация до 1967 г. изложена в книге авторов «Релятивистская астрофизика» (1967).
Приведем здесь также краткий список некоторых монографий и обзоров, в которых затрагиваются обсуждаемые ниже вопросы.
