Теория тяготения и эволюция звезд - Зельдович Я.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Отметим также ряд работ: Борет (1950), Бааде, Кристи, Бербидж, Фаулер, Хойл (1956), Андерс (1959), в которых кривые блеска сверхновых (преимущественно I типа) предполагается объяснить с помощью распада неустойчивых изотопов калифорния и элементов группы железа. Такие изотопы могут появиться в наружных слоях звезды благодаря ядерным реакциям, протекающим при высоких температурах в мощной ударной волне. После выхода ударной волны неустойчивые изотопы распадаются и служат источником излучаемой энергии.
Вопрос о максимуме кривой блеска также затрагивается Кол-гейтом и Уайтом (1966). Путем грубых оценок они пришли к выводу, что высвечивания тепловой энергии внешних слоев, нагретых ударной волной, недостаточно для объяснения наблюдаемых максимумов блеска. Напомним, что радиус принятой ими модели звезды перед взрывом составлял IO"2 IO"1 і?©, и поэтому их результат, грубо говоря, совпадает с данными Имшенника и Надёжина (1964) для компактных моделей. Энергетическим [источником свечения сверхновых, по мнению Колгейта и Уайта, может быть ?-распад нестабильных ядер, выброшенных вместе с оболочкой из недр звезды. В последней работе Колгейт и Мак Ки (1969) в результате весьма тщательного анализа пришли к выводу, что в основных чертах кривые блеска сверхновых могут быть объяснены выбросом оболочки, обогащенной радиоактивным элементом Ni56 в количестве 0,35 Полная энергия ?-распада, равная ~ IO49 эрг, выделяется путем двухступенчатого перехода Ni56 ->¦ ->Co66-^Fe66 со средним временем жизни первой ступени 6,1 дней и второй ступени 77 дней. Наилучшее совпадение с кривыми блеска сверхновых (в основном I типа) дают варианты расчета с очень высокой средней плотностью кинетической энергии оболочки, 1,6-IO18 эрг/г, что существенно превышает энергию за счет термоядерного взрыва [в три раза больше плотности энергии по Арнетту (1969)]. Зато температура планковского излучения вблизи максимума блеска составляет всего 6500 °К, что требует довольно произвольного предположения о флуоресценции гелия для объяснения наблюдаемой цветовой температуры около 40 000 °К. Пря- § 4] ВСПЫШКИ СВЕРХНОВЫХ
375
мые измерения излучения сверхновой в ультрафиолетовой области могли бы показать, какова эффективная температура.
Моррисон и Сартори (1969) предложили объяснять кривые блеска сверхновых флуоресценцией межзвездной среды. Эта гипотеза, однако, встречает серьезные энергетические трудности [Колгейт и Мак Ки (1969); Грасберг и др. (1971)].
Интересен вопрос о происхождении космических лучей при взрывах сверхновых. Колгейт и Уайт (1966) приходят на основе расчетов к выводу, что доля массы звезды, равная IO""4, расположенная на периферии, выбрасывается с релятивистскими энергиями свыше 2mvc2. Для поддержания энергетической плотности космических лучей 5-IO""14 эрг!см* в объеме Галактики, равном 5-Ю68 сж3, при их времени жизни 2-Ю8 лет требуется одна вспышка сверхновой в 10 Ж© за 1,5-Ю4 лет. Ускорение частиц до релятивистских энергий ударной волной в атмосфере звезды рассматривалось также Надёжиным и Франк-Каменецким (1964а), которые показали, что выход релятивистских частиц сильно зависит от величины параболической скорости. Если предсверхновая близка по размерам к звездам главной последовательности, то выход релятивистских частиц за счет прямого газодинамического ускорения окажется ничтожным. Таким образом, роль сверхновых в происхождении космических лучей зависит от выяснения деталей строения предсверхновой. С определенностью можно только сказать, что механизм прямого газодинамического ускорения оказывается эффективным только для компактных моделей предсверхновой (с радиусом < 0,1 і?©). Такие звезды могут возникнуть на поздних стадиях эволюции или благодаря непрерывному полному перемешиванию продуктов ядерного горения по всей звезде или за счет потерш водородно-гелиевой оболочки путем истечения вещества.
В заключение кратко сформулируем основные результаты теории сверхновых.
Механизм взрыва. Современная теория допускает два способа выброса оболочки: 1) за счет выделения энергии в термоядерных реакциях углерода С12 + G12 или кислорода О16 + О16; 2) благодаря эффективной перекачке гравитационной энергии быстро сжимающегося ядра звезды к ее оболочке (роль переносчика энергии играет нейтрино и (или) магнитное поле). Дальнейшие исследования должны выяснить относительную роль этих механизмов.
Нейтринное излучение. Коллапс ядра звезды сопровождается мощным излучением электронных и мюонных нейтрино. Энергия, теряемая в виде электронных нейтрино, достигает IO52 эрг (излучается ~ 3-Ю56 нейтрино со средней энергией — 20 Мэв). Энергия, теряемая в виде мюонных нейтрино, может оказаться на один-два порядка больше. Если цо каким-либо причинам ядро 376
ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЕЗД
[ГЛ. 11
сверхновой звезды не коллансирует (противодействующая роль вращения или термоядерный взрыв вследствие тепловой неустойчивости вырожденного вещества), то нейтринное излучение должно оказаться значительно более слабым. Поэтому для теории решающую роль будет иметь детектирование нейтринного излучения от сверхновой.
