Теория тяготения и эволюция звезд - Зельдович Я.Б.
Скачать (прямая ссылка):
R = Y^L. (!4.2.2) 448 коллапсировавшие звезды и белые дыры (отоны) [гй. 14 Полный поток излученной энергии равен
/=^pdX (14.2.3)
Подставляя (14.2.2) в (14.2.3), получаем
ф2с ( Tts \4
/=-^-(^-), (14.2.4)
а полное количество излученной энергии при сжатии до размеров R
Если Ф ж 3-Ю21 (эрг<смуЬ и rg a 3-Ю5 см, как это имеет местр у Солнца, то
/ = 5. IO41 ^)4 эрг/сек, -(14.2.6)
Я^3-1036 (-^)2'5 эрг. (14.2.7)
Излучение имеет вид однократного импульса продолжительностью — 7Vc*)- Расчет проводился для нерелятивистской теории, и формулы перестают быть справедливыми вблизи сферы Шварцшильда, но они дают правильный порядок оцениваемых величин. Полная излученная энергия в этом случае не велика. До сих пор молчаливо предполагалось, что плазма, окружающая звезду, не
мешает возникновению излучения. Частоты излучения со--—
rg
низки, особенно для больших масс. Даже при ничтожной плотности плазмы собственная частота колебаний
/4Tte2U0l ,—
6 « 2. IO4 Yщ сек-1 (14.2.8)
много больше (о. Это, казалось бы, должно приводить к тому, что излучение не будет возникать вовсе. Однако для того, чтобы излучение не возникало, кроме указанного условия, нужно еще, чтобы максимально возможный ток Imax = пе ее (где пе — концентрация электронов, е — заряд электрона), возникающий в плазме при изменении магнитного поля в неволновой зоне, был в COC-. тоянии компенсировать это изменение. Найдем критическое значение плотности окружающей плазмы, при котором излучение уже
*) Спад всплеска обусловлен релятивистским эффектом застывания всех процессов при R rg; см. выше. аккрёцйй йа отоны
449
не возникает [Новиков (1964а)]. Из уравнений Максвелла получаем
AreT
rot H =-= 4 лпев. (14.2.9)
с
Сделаем оценки по порядку величины. Рассмотрим характерный
H
момент сжатия, когда (R — rg) —rg. Учитывая, что rot H ---
rg
и H---, получаем из (14.2.9)
rI
Фкр ~ 4nneerBg. Следовательно, если выполняется неравенство
*<-SjT- <14-2-10)
то возникает волновая зона (начиная с расстояний I — 2г^), даже
при — (о0. Подставляя в (14.2.10) Ф0жЗ-1021 (эрг-см)1'« и гё
rs© ~ 3-Ю5 см, находим
ne< ~ 1013слг8. (14.2.11)
Для сравнения укажем, что концентрация электронов в солнечной короне вблизи поверхности Солнца — IO8 см'3.
Итак, при выполнении (14.2.11) излучение уходило бы от звезды в виде однократного импульса, поглощаясь плазмой, находящейся уже вдали от звезды в волновой зоне. Еще раз напомним, что полная энергия излучения в случае обычных звезд относительно невелика. Однако надо полагать, что в реальном коллапсе условие (14.2.11) не выполняется и дипольного излучения не возникает.
§ 3. Аккреция на отоны
Аккреция на релятивистские объекты имеет важнейшее значение как источник излучения, указывающего на наличие большого гравитационного поля.
После подробной главы 12, где рассмотрен целый ряд идеализированных и реалистических задач, относящихся к аккреции, остается добавить немного. В идеализированном сферически-симметричном случае безмагнитного поля различие между коллапсаром и нейтронной звездой было бы весьма велико. Однако при наличии вращательного момента падающего вещества или при несимметричном падении или наличии магнитного поля разница становится весьма малой, не более чем в 2—3 раза по энергетическому выходу. В случае коллапса вращающейся звезды возникает отон, окруженный пространством с метрикой Керра 450 коллапсировавшие звезды и белые дыры (отоны) [гл. 14
(см. гл. 4 § 3). В такой метрике (нри максимальном моменте) существуют круговые орбиты с энергией частицы до 0,6 тс2; следовательно, максимальная отдача энергии в ходе медленной аккреции из диска достигает 40% энергии покоя падающего вещества — вместо 6% в поле Шварцшильда.
Следовательно, по абсолютному выходу энергии отличить аккрецию на отон и на нейтронную звезду нельзя. Различие в спектральном составе могло бы -зависеть от того, что в случав отона отсутствует удар вещества о поверхность, характерный для нейтронной звезды. При аккреции вещества, находящегося в состоянии турбулентного движения, следует ожидать существенных колебаний светимости в зависимости от мгновенного значения момента падающего газа [Шварцман (1970f)]. Можно ожидать вспышек при быстром переходе через нуль момента. Автор предлагает название «флуктуары» для светящихся отонов. Возможными кандидатами являются некоторые оптические, X- и ^-источники [Новиков, Зельдович (1966), Шварцман (1970f)[. Возможными кандидатами являются так называемые, DC-карлики, отличающиеся сплошным спектром без линий. В цитированной работе рассматриваются также хаотические магнитные поля или вмороженные в падающий газ. По-видимому, в ходе падения кинетическая, гравитационная тепловая и магнитная энергии все становятся одного порядка.
Если обратное влияние магнитного поля не учитывалось, то при симметричном падении оно нарастало бы как г"2, вытягиваясь вдоль радиуса, а магнитная энергия нарастала бы как г"4, превосходя гравитационную, р/"1 — Отсюда делается вы-
