Релятивістська астрофізика
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Релятивістська астрофізика

Релятивістська астрофізика, розділ астрофізики, в якому вивчаються астрономічні явища і небесні тіла в умовах, для яких непридатні класична механіка і закон тяжіння Ньютона. До таких умов відносяться: швидкість руху, близька до швидкості світла, надзвичайно високі значення тиску і щільності енергії (досягаючі або такі, що перевищують щільність маси спокою, помножену на квадрат швидкості світла), а також гравітаційного потенціалу (близькі до квадрата швидкості світла). У основі Р. а. лежать спеціальна і загальна теорії відносності (див. Відносності теорія, Тяжіння ).

загрузка...

  Перша робота, що відноситься за своїм змістом до Р. а., з'явилася в 1916, коли До. Шварцшильд теоретично досліджував гравітаційне поле довкола сильно стислої маси. Він ввів поняття гравітаційного радіусу r g , відповідного масі М-коду : r g = 2 GM / з 2 , де G — гравітаційна постійна, з — швидкість світла (для Сонця r g дорівнює 3 км. для Землі — 1 см ). Це поняття зіграло велику роль в подальшому розвитку Р. а.

  Надщільні зірки, в яких маса зосереджена усередині сфери з радіусом, меншим, ніж r g , володіють рядом незвичайних властивостей. Так, падаюча до зірки частка при наближенні до гравітаційного радіусу набуває швидкості, що наближається до швидкості світла.

  Релятивістське уповільнення часу стає безконечним поблизу гравітаційного радіусу. Далекий спостерігач (що володіє необхідними інструментами) побачив би, що частка асимптотика (при t ® ¥ ) наближається до сфери з радіусом, рівним r g , але не може побачити, як частка пересікає сферу. Зсередини цієї сфери енергія вийти не може. Так була закладена основа сучасної теорії «чорних дір» .

  В 1930—40-х рр. було пояснено (американські астрономи В. Бааде і Ф. Цвікки, радянський фізик Л. Д. Ландау і американські фізики Р. Оппенгеймер і Дж. М. Вовків) перетворення звичайних зірок досить великої маси в кінці еволюції в нейтронні зірки, в яких щільність речовини досягає 10 14 —10 15 г / см 3 . В результаті зірки з масою, близькою до маси Сонця, перетворюються на нейтронні зірки з радіусом близько 10 км. і гравітаційним потенціалом, що досягає 0,3 з 2 на поверхні. Пізніше були вивчені дороги перетворення на «чорну діру» звичайних зірок з масою, в 2—3 рази що перевищує масу Сонця.

  Швидкий розвиток Р. а. у 60-і рр. привело до цілеспрямованих пошуків можливих проявів релятивістських станів зірок. Було відмічено, що зірки в такому стані можуть грати роль невидимих супутників в подвійних системах, де другий компонент — нормальна зірка. Струмені газу, захопленого з навколишнього простору, прискорені до швидкості, близької до швидкості світла, можуть бути джерелом рентгенівського випромінювання при ударі об поверхню нейтронної зірки або при зіткненні струменів між собою. Проте широке визнання Р. а. отримала після відкриття (1967) пульсарів, що є швидко нейтронними зірками, що обертаються.

  За допомогою приладів, піднятих за межі атмосфери, були відкриті джерела рентгенівського випромінювання у складі подвійних зірок. Деякі з цих джерел виявилися нейтронними зірками з сильним магнітним полем, що випускають направлені потоки рентгенівського випромінювання. Випромінювання при цьому є наслідком перетікання газу з поверхні нормальної зірки (що входить до складу подвійної зірки) на поверхню нейтронної зірки. У двох випадках з великою вірогідністю можна вважати, що одним з компонентів є «чорна діра», в гравітаційному полі якої розігрівається і випускає рентгенівські промені газ, що витікає з поверхні іншого компонента — нормальної зірки. При дослідженні процесу стискування нормальної зірки в нейтронну було виявлено, що магнітне поле при цьому посилюється обернено пропорційно до площі поверхні зірки, тобто в мільярди разів.

  Менш розроблена теорія квазарів . Проте не підлягає сумніву, що і в цих об'єктах велику роль грають магнітне поле, внутрішні рухи газу, релятивістські частки. Можливо і наявність «чорної діри» в центрі квазара.

  Значне місце в Р. а. приділяється вивченню космічних променів, а також гамма-випромінювання, взаємодії протонів і важчих ядер космічних променів, що є результатом, з міжзоряною речовиною.

  Вибухи найновіших зірок, що супроводяться утворенням нейтронних зірок і «чорних дір» і що приводять, мабуть, до викидання швидких часток, тобто космічних променів, також є предметом досліджень Р. а.

  Один з напрямів Р. а. — дослідження гравітаційних хвиль (див. Гравітаційне випромінювання ).

  Р. а. у своїх виводах тісно стикається з космологією .

  Питання Р. а. найглибше досліджуються в СРСР, США і Великобританії.

  Літ.: Зельдовіч Я. Б., Новіков І. Д., Релятивістська астрофізика, М., 1967; їх же, Теорія тяжіння і еволюція зірок, М., 1971; їх же, Будова і еволюція Всесвіту, М., 1975; Піблс П., Фізична космологія, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1975.

  Я. Б. Зельдовіч.