<<
>>

ПРИРОДА ПУЛЬСАРОВ

  Что же такое пульсары? Всякие попытки ответить на этот вопрос были безуспешными, пока пульсары не были отождествлены с известными оптическими объектами. Первый реальный шаг на пути понимания пульсаров был сделан, когда Лардж, В.оган и Миле отождествили один пульсар в середине остатка сверхновой звезды в Парусах.
Его период 0,089 с был самым коротким из известных в то время. Затем Стэлин и Рейфен- стейн нашли, что внутри Крабовидной туманности тоже имеется пульсар с периодом 0,033 с. Кук, Дизни и Тейлер (университет штата Аризона) обнаружили оптические импульсы, сходные с радиоимпульсами. Затем при помощи техники типа телевизионной Миллер и Уамплер на Ликской обсерватории показали, что этот пульсар — в действительности настоящая звезда, как и предполагал Бааде, и что его максимальная интенсивность примерно в 50 раз превышает минимальную. Свет плоско поляризован, а период равен радиопериоду. Аналогичные импульсы были обнаружены в инфракрасной части спектра Нейгебауэром, Лейтоном, Уэстфалом и их коллегами; из ракетных наблюдений были найдены рентгеновские импульсы, а очень жесткие рентгеновские импульсы — из ранее проведенных наблюдений на баллонах.

Большая амплитуда и короткий период означают, что источник должен быть небольшим, так как в противном случае излучение от различных частей шара будет сглаживаться по крайней мере в отношении радиуса звезды к скорости света. Если коле

бания происходят через 0,0001 с, то диаметр источника не может быть больше 30 км. Мощность излучения энергии на единицу площади превышает соответствующую величину для Солнца во всех длинах волн во многие миллионы раз.

Пульсар в Крабовидной туманности замедляется. Если интерпретировать его как вращающееся тело радиусом 10—15 км, то потеря им энергии составляет примерно 1038 эрг/с, т. с. в 20 000 раз больше мощности излучения Солнца. Такой энергией можно было бы объяснить полную мощность излучения Крабовидной туманности при условии, что энергия вращения эффективно превращается в энергию частиц.

Каким образом может происходить такое преобразование энергии и, сверх того, как могут получаться такие огромные плотности, как 1012—1015 г/см3? Возможно, что вращающаяся звезда обладает магнитным полем, которое может достигать 1012 Гс.

Всем этим особенностям соответствуют нейтронные звезды. В гл. 9 было рассказано о белых карликах, плотности которых могут превышать плотность воды в 100 000 раз. В подобных условиях давление столь велико, что все электроны оторзаны от своих атомных ядер. Значит, электроны и ядра двигаются совершенно независимо друг от друга и подчиняются различным газовым законам. В звезде, подобной Солнцу, электроны могли бы обеспечить достаточное давление для уравновешивания немалого веса лежащих выше слоев. Но это уже невозможно в случае очень массивной звезды, и ее плотность продолжает расти. В конце концов, когда плотность окажется в миллион миллионов раз. больше плотности воды, уже и ядра вынуждены соприкасаться друг с другом, а электроны «вклиниваются» в них. Один за другим положительные заряды в ядре будут гаситься, а вместо них образуются нейтроны. Наконец, получается быстро вращающийся вокруг своей оси объект, состоящий из одних нейтронов и, по-видимому, обладающий сильным магнитным полем.

Для объяснения способа, которым вращающаяся нейтронная звезда превращает энергию вращения в ускорение частиц до энергии космических лучей, было предложено несколько различных моделей. Т. Голд предположил, что вращающийся объект обладает некоей магнитной областью — магнитосферой, вращающейся вместе с ним как твердое тело, вплоть до некоторого уровня, на котором скорость вращения равна скорости света, И что частицы могут сбрасываться из магнитосферы в направлении вращения. Голдрейх высказал гипотезу, согласно которой частицы могут уходить в направлении силовых линий поля. Гаи и Острикер предположили модель, в которой магнитная ось наклонена к оси вращения, как у Земли. Все модели требуют магнитных полей порядка 1012 Гс, но позволяют объяснить наблюдаемое замедление пульсаров.

Однако трудности все же остаются. Пульсар в Парусах показывает удивительную разрывность в своем в других отношениях стационарном замедлении.

Наконец, по-видимому, установлен источник энергии Крабовидной туманности, а, возможно, также и источник космических лучей, и именно в объекте, который олицетворяет совершенно новое сверхплотное состояние материи. Большинство звезд закончит свое существование в виде белых карликов; но ни разу еще не удавалось увидеть, чтобы хоть один из них превратился в сверхновую звезду. Остатки сверхновых звезд доступны наблюдениям лишь в течение нескольких тысячелетий; пульсар можно наблюдать в оптической области всего несколько десятилетий или столетий, и в то же время его существование в виде источника радиоизлучения продолжается миллион лет.

Мы ощутили бы большое удовлетворение, если бы могли заключить свой рассказ о звездах и туманностях какими-то общими выводами, связывающими все факты воедине в стройную точную систему. К сожалению, это невозможно. На сегодняшний день загадок еще больше, чем нам казалось поколение назад. Далека от разрешения проблема происхождения и природы источников энергии, связанных с такими интенсивными нетепловыми излучателями, как квазары и радиогалактики. Вопросы происхождения сверхновых звезд и их эволюции, по-видимому, в нейтронные звезды нельзя рассматривать как вполне выясненные. По-видимому, и в других областях прогресс еще только намечается.

Мы видели, как можно определить химический состав звездной атмосферы или газовой туманности по их спектру, и убедились, что те же самые химические элементы примерно в таких же пропорциях, как на Солнце, обнаружены на границах наблюдаемой части Вселенной. Мы кратко обрисовали историю звезды с момента ее образования до смерти в виде белого карлика. Почти случайно, в результате действия газового и лучевого давлений, а также наличия магнитных полей, огромные сгустки пыли и газа приобретают массу и плотность, достаточные, чтобы решающую роль стало играть тяготение.

Затем звезда быстро сжимается, пока ее температура не станет достаточно высокой для начала ядерных реакций. Звезда светит за счет превращения водорода в гелий —сначала как звезда главной последовательности, а позднее, когда водород в ядре выгорит, как гигант или сверхгигант. Потом, когда ядерное топливо истощится, внешние части звезды опять сбрасываются в окружающее пространство, а ядро остается в виде белого карлика. Выброшенное вещество смешивается с межзвездным газом, и затем в ходе событий из этого материала в конце концов формируются молодые звезды.

Эволюция звезды .несложна, хотя для того, чтобы проследить за ее изменением на самых интересных фазах ее развития, необходимы скоростные ЭВМ. Самый яркий бриллиант на небе не так сложен, как цветок лотоса.

Земля — это твердая почва у нас под ногами, это горы, сверкающие в лучах заходящего Солнца, это сталь нашей великой индустриальной эпохи, это соль океанов; вся Земля н даже вся остальная Солнечная система — все это лишь останки давно умерших звезд, которые сияли в небесах как яркие самоцветы в течение тысячи тысяч лет до возникновения Земли.

Ну, а каково наше будущее? Солнце будет постепенно становиться ярче, и соответственно температура на Земле будет повышаться, пока в конце концов океаны не выкипят, а Земля не превратится в раскаленный шлак. Сравнительно ненадолго Солнце станет гигантом, но вскоре его внешняя оболочка улетучится в космическое пространство, а ядро сморщится до белого карлика с плотностью, превышающей от ста тысяч до миллиона раз плотность воды.

С этого времени каждому электрону и каждому ядру определено место в том гигантском невероятно плотном кристалле, который когда-то был звездой. Ни одна частица нс можег шевельнуться без того, чтобы другая не заняла ее место. Никаких отклонений нигде и никогда. Это полная смерть, из которой нет воскрешения, так как вещество, замурованное в подобном состоянии, останется таким до скончания времен.

А что произойдет с веществом, которое покинет умирающее Солнце и постепенно смешается с облаками межзвездного смога и газа? Мы никогда не узнаем об этом, но, возможно, оно послужит материалом для тех грандиозных преобразовании, koio- рые приведут к возникновению молодых звезд и новых планет.

11 Зак. 770

<< | >>
Источник: А. Аллер. АТОМЫ, ЗВЕЗДЫ И ТУМАННОСТИ. 1976

Еще по теме ПРИРОДА ПУЛЬСАРОВ:

  1. Методологические аспекты изучения поля земной силы тяжести
  2. Связь геодезии и гравиметрии с другими науками
  3. Галактика
  4. СТРОЕНИЕ И ДИНАМИКА НАУЧНОГО ЗНАНИЯ
  5. 2. Новые и повторные новые звезды
  6. 6. Сверхкритическая аккреция
  7. Второй взрыв
  8. 5. Проблема выбора
  9. ПЕРВОЕ ЗНАКОМСТВО СО ЗВЕЗДАМИ И ТУМАННОСТЯМИ
  10. КРАБОВИДНАЯ ТУМАННОСТЬ
  11. ПРИРОДА ПУЛЬСАРОВ
  12. Спутник «Ухуру»
  13. Изменение магнитного поля нейтронной звезды
  14. Рентгеновские ливни
  15. Черные дыры
  16. Построение моделей
  17. Поиск нейтронных звезд