Теория тяготения и эволюция звезд - Зельдович Я.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Если плотность плазмы, реализующей обмен, значительна, то давление радиации на эти частицы направлено в сторону звезды и тормозит частицы. Действительно, при этом изотропная (рассеянная) компонента излучения велика и скорость позитрона оказывается больше «групповой» скорости света v = q/& (q — поток лучистой энергии, е — ее плотность). Устанавливается стационарный режим, в котором радиационное торможение позитрона равно электростатической силе, действующей на него. При мощной сфе- § 10»!
оё электрическом заряде звезд
419
рически-симметричной аккреции на нейтронную звезду (L — L0) энергия позитронов «на бесконечности» оказывается по этой причине порядка 5—15 Мэв. Эффекты торможения должны, однако, быть незначительны при аккреции в двойных системах, когда падающий газ сконцентрирован в тонком диске, а также при достаточно слабой эжекции; напомним, что электрический потенциал (12.10.3) не зависит от мощности аккреции и эжекции. Куло-новские потери и аннигиляция позитронов всегда пренебрежимы.
Быть может, позитроны, инжектируемые компактными объектами, в дальнейшем ускоряются межзвездными магнитными полями и входят в состав космических лучей. Любопытно отметить, что для поддержания наблюдаемой плотности позитронной компоненты в объеме гало Галактики необходимо одновременное функционирование всего лишь 1—10 источников с мощностью Le+ = = IO35 эрг!сек (при Sff = 10 Мэв). ГЛАВ А 13
ПУЛЬСАРЫ
§ 1. Общий обзор; излучение пульсаров
Открытие Хыоишем, Белл, Пилкингтоном, Скоттом и Коллинзом (1968) пульсирующих радиоисточников широко известно как астрономам, так и неспециалистам. Период повторения радиовсплесков лежит у известных на начало 1971 г. пульсаров в пределах от T = 3,7 сек для самого «медленного» до T = 0,033 сек для самого «быстрого». Приведенные значения периодов округлены; фактически они известны с точностью вплоть до IO""8 — IO"9.
В первые месяцы после открытия пульсаров для «часового механизма», обеспечивающего постоянство их периодов, обсуждались теории двух типов: радиальные колебания белых карликов и вращение нейтрониых звезд. Тогда были известны лишь пульсары с периодами ^ 1 сек. Расчетам периодов осцилляций белых карликов посвящено огромное число работ. Идеализированная теория приводит к Госц > 2 сек; для объяснения более коротких периодов рассматривалось влияние вращения, предполагались высшие гармоники колебаний (вплоть до 5 й ) и т.п. Открытие пульсара с T =s 0,033 сек в Крабовидной туманности явилось той «последней каплей, переполнившей чашу», которая положила конец этому направлению мысли. Выжила лишь теория вращающейся нейтронной звезды. Нейтронная звезда — единственный известный теоретикам тип небесного тела, для которого экваториальная скорость вращения, соответствующая T = 0,033 сек, достаточно мала (2000 км/сек при R = 10 км; для белого карлика с R = = 6000 км, V = 120 000 км!сек), а гравитационный потенциал достаточно велик, чтобы центробежные силы не разрушили звезду.
Предполагают, что каждый пульсар является источником электромагнитного излучения, характеризующегося резкой угловой зависимостью. Направление луча жестко связано со звездой и вращается вместе с нею. Каждый раз, когда луч пересекает Землю, наблюдатель видит всплеск излучения. В момент, когда писался этот раздел, еще не было выяснено, подобен ли луч ка- § 1] общий обзор; излучение пульсаров 421
рандашу или же он напоминает нож [см. Гинзбург, Железняков, Зайцев (1969)]. Обычно полагают, что сильная угловая зависимость излучения связана с магнитным полем пульсара.
Предположим, что это поле подобно полю диполя, магнитная ось которого не совпадает с осью вращения. Излучение, генерируемое вблизи полюсов вдоль магнитных силовых линий, будет иметь карандашную диаграмму (возможно, два карандаша, из которых в большинстве случаев только один задевает Землю). Генерация излучения частицами, удерживаемыми (в плоскости) вблизи магнитного экватора, даст пример ножевой диаграммы. Суммарный телесный угол, захватываемый ножевым лучом, в 10— 20 раз больше чем угол, описываемый карандашом. Значит, указанным предположениям о характере диаграммы соответствуют разные вероятности наблюдения пульсара и разные оценки числа пульсаров в нашей Галактике.
Таким образом, одно возможное объяснение направленности излучения непосредственно связывает ее с наличием магнитного поля. Электроны, движущиеся с релятивистскими энергиями и со скоростью, весьма близкой к скорости света, по вытянутым спиралям, под очень малым углом к магнитному полю, излучают преимущественно в направлении магнитного поля.
При наличии лазерного механизма усиления излучения анизотропным распределением электронов в магнитном поле также можно ожидать преимущественного направления излучения, связанного с направлением магнитного поля. Однако есть и другая точка зрения, которая направленность излучения только косвенно связывает с магнитным полем. Особенно подробно ее разработал Железняков (1971).
Предполагается, что определенная область, заполненная плазмой, является источником изотропного излучения.
