Теория тяготения и эволюция звезд - Зельдович Я.Б.
Скачать (прямая ссылка):
YYl ^r = еЕ sin С0? dt
получим критерий
еЕ . ^ еЕ ^ л
V= -cos со? с, g =-<^1.
ты ^ ' ° mm ^
Подставляя со == 200 сект1 (угловая частота Кр), получим Е<^ IO""5. Задаваясь мощностью излучения IO38 эрг!сек, найдем соответствующее расстояние (при распространении волны в вакууме) —
2 пс. Неясно, насколько поглощение или рассеяние и отражение, связанное с наличием плазмы, уменьшит это расстояние. Ближе, при г 2 пс движение электрона релятивистское. 432
Пульсар ьі
Ггл. 13
При этом происходят следующие изменения:
электрон переизлучает на высших гармониках, т. е. при рассеянии возникает излучение с частотами 2со, Зсо, ... В области g^> 1 частоты велики. Любопытно, однако, что это переизлучение происходит лишь под углом, отличным от нуля, с направлением возбуждающего излучения, так что синусоидальная форма и частота первичной волны не изменяется.
Общее сечение рассеяния возрастает как g2; соответственно возрастает мнимая часть показателя преломления плазмы, ответственная за ослабление волны.
Вещественная часть показателя преломления, наоборот убывает. Поэтому сильная (g ^> 1) электромагнитная волна проникает
в плазму такой плотности, пе (y^gr)2 > в которой слабая волна
испытала бы полное отражение.
Увеличивается по сравнению с линейной теорией сила, действующая на электрон. Заметим, что при движении электрона вдоль волны электрическое поле и частота подвергаются доплеровс-кому преобразованию в системе электрона, однако g остается инвариантным.
Приведем несколько работ, в которых рассмотрены эти эффекты: Никишов, Ритус (1964), Сарачик, Шапперт (1970). В частности, применительно к пульсарам они рассмотрены в работе Ост-рикера и Ганна (1969).
Простой вывод формул для частного случая см. Зельдович (1971) и с учетом продольного магнитного поля — Зельдович, Илларионов (1971).
Не рассмотрены до настоящего времени коллективные эффекты в плазме, раскачиваемой низкочастотным полем. В возникающем движении электронов относительно протонов может развиться пучковая неустойчивость, турбулентность и аномальное электрическое сопротивление.
Обратимся теперь к воздействию на электроны плазмы радиоизлучения высокой частоты, регистрируемого на Земле.
Преимущество этого рассмотрения заключается в том, что наличие такого излучения во всей области, окружающей пульсар, не подлежит сомнению. В работах грушцы, к которой принадлежат авторы, были рассмотрены эффекты, связанные с учетом индуцированного комптон-эффекта. Как известно, для фотонов вероятность перехода из состояния 1 в состояние 2, например, при рассеянии на электроне имеет вид
4г=Wnnl{n2+ 1).
Обратим внимание на множитель (п2 + 1): вероятность появления фотона в состоянии 2 растет с увеличением числа фотонов уже § 4] плазма в поле излучения вблизи пульсара 433
имеющихся в этом состоянии G учетом обратного процесса, для которого также надо учитывать свойства фотонов, получаем
= ~ 4г = w^ (и» + *) - w^ ("1 +
W21 и в таком случае нелинейные члены = ^11(H1-Z4).
Однако надо учесть, что при рассеянии на покоящемся электроне
происходит отдача электрону части энергии фотона, AE— »
процессы 1-)-2 и 2-)-1 относятся к энергиям электрона, не в точности одинаковым.
Точный расчет показывает, что компенсация квадратичного члена не точна, остается эффект, который становится существенным даже при Rv тс2, если яркостная температура на данной частоте JcTb тс2.
Именно с такой ситуацией мы сталкиваемся в излучении пульсаров. Следует отметить, что на квантовом языке здесь дано описание эффекта, имеющего чисто классическую природу: электрон приобретает энергию, когда одна волна раскачивает его электрическим полем, а другая волна создает поступательное движение своим магнитным полем. Подтверждением классической природы эффекта являетсятот факт, что постоянная Планка выпадает из формул.
Основные результаты сводятся к тому, что в поле радиоизлучения высокой яркостной температуры электроны нагреваются до высокой температуры — порядка (кТъ)Ч* (тс2)2/к Сила, действующая на электроны в направленном потоке излучения, оказывается больше, чем сила, подсчитанная по тривиальным формулам. Забирая энергию от излучения, электроны вызывают изменение спектра излучения — смещение в сторону меньших частот. Наконец, в релятивистской плазме возможно рождение электронно-позитронных пар. Здесь мы ограничимся этим перечнем результатов, отсылая к оригинальным работам за формулами, их выводами и разнообразными применениями.
Кинетическое уравнение для фотонов написано в работах Ком-панеец (1956), Вейманн (1965), Драйцер (1964). За этими работами последовали Пейри (1968), Зельдович, Левич(1968, 1970), Левич (1971). Астрофизические аспекты см. в работах Сюняев (1970), Левич, Сюняев (1970, 1971), Бисноватый-Коган, Зельдович, Сюняев (1971).
Обычно считают W12 = сокращаются:
ЫП2 _
dt ~~ 434
пульсары
[гл. із
§ 5. Сверхтекучесть и сверхпроводимость сверхплотного вещества; их влияние на свойства нейтронной звезды
Взаимодействие нейтронов при сверхвысоких плотностях в недрах нейтронных звезд, вероятно, приводит к появлению сверхтекучести. Экспериментальное изучение атомных ядер свидетельствует о том, что ядерные силы между двумя одинаковыми частицами недостаточны для образования динейтрона или дипротона, однако в поле других частиц (например, в ядре) они образуют пары. Аналогичный эффект, вероятно, имеет место в однородной вырожденной нейтронной жидкости.
