ppt, 5,3 Мб

Рентгеновские маяки
Вселенной
А. Лутовинов
Институт Космических Исследований РАН
1967 год
1957
1961
1969
В Кэмбридже (Англия) закончено
строительство нового радиотелескопа (площадь 4 акра)
Цель – изучение мерцаний
Космических радиоисточников
Руководитель – A.Hewish
Среди сотрудников аспирантка
Joselyn Bell (Дж. Белл)
1972
28 ноября 1967 года
Дж. Белл обнаруживает
Положение
первые
серии Солнца относительно
известных к импульсов
1972 г пульсаров
периодических
период ~1,34 сек
Нобелевская премия 1974 г.
A.Hewish
Первые попытки
объяснений: помехи
земного происхождения,
сигналы самолетов и
спутников
Сигналы внеземных
цивилизаций, попытки
распознать код
Источники излучения – небесные
тела, предположительно
нейтронные звезды
Что такое нейтронные звезды?
Откуда они берутся?
Как получаются пульсары?
Образование компактных объектов
Взрыв сверхновой с
M > 8 Msun приводит
к сбросу внешних
слоев
Центральное ядро
будет сжиматься в
компактный объект
~ неск Msun
Сверхновая II типа – последняя стадия
массивной звезды
Причина – гравитационный
коллапс железного ядра
Структура звезды до взрыва
Сверхвысокие плотности
Белый карлик:
плотность
~тонны/см3
Нейтронная звезда:
плотность сотни
миллионов тонн/см3!
Как ведет себя
материя при
таких плотностях?
Нейтронные звезды. Пульсары
M ≈ 1.4 MSun R ≈ 10 км
Eg ≈ GM2 / R ~ 5x1053 эрг
ρ ≈ 7x1014 г/cм3
Давление вырожденных
нейтронов
Идея – Л. Ландау (1932)
НЗ рождаются во время
вспышек Сверхновых
W.Baade, F.Zwicky (1934)
ESN ~ 1053 эрг ~ Eg (NS)
Периоды – миилисекунды-секунды
Только НЗ могут вращаться с такой
скоростью!
v~0.1c на поверхности!
Сила тяжести ~100 миллиардов g!
(иначе –разрушение )
Пульсирующее
излучение “маяк”
Где можно ожидать увидеть пульсары?
-
Остатки вспышек сверхновых
Созведие Кассиопеи (1680 г, ?)
Созвездие Тельца (1054 г)
В центре пульсар 0.033 с
Взрывы на расстояниях 11000 и 6000 световых лет от нас!!
Как светят нейтронные
звезды?
Энергия вращения
Остывание поверхности
Аккреция в двойной системе
Термоядерное горение
Первое испытание термоядерного
устройства – 1951 г
Основной механизм выделения энергии
– аккреция на компактный объект
Простейший пример аккреции
Здесь потенциальная энергия гравитационного поля
переводится в кинетическую энергию воды
Саяно-Шушенская ГЭС — скорость падения воды <70 м/сек
(23.5 млрд кВтч в год ~ 8.5x1016 Дж в год)
Белый карлик (БК) (~масса
Солнца, размер ~10 тыс. км.) - скорость
падения ~1000 км/сек!
Нейтронная звезда (НЗ) (~масса
Солнца, размер ~10 км) - скорость
падения ~150 000 км/сек!
Черная дыра (ЧД) – несколько масс Солнца
скорость падения ~300 000 км/сек!
Энерговыделение за счет аккреции на НЗ и ЧД в сотни
раз больше чем в термоядерных реакциях!
400 кг вещества при аккреции на НЗ даст энергии
достаточной для всей России на год!
(1 триллион кВтч)
Вещество в аккреционном диске
нагревается до нескольких миллионов
градусов => рентгеновское излучение
Релятивистская
звезда
звездаКомпаньон
(5000 K)
100 млн. K!
Движение вещества
(нагрев)
Магнитные поля
1Гс, 700 тыс.км
11-12
10
Гс,
10 км
BdS

const

Если нейтронная звезда с
магнитным полем 1011-12 Гс
в двойной системе, что будет?
Рентгеновские пульсары в двойных системах
Открыты в 1971 г., в настоящий момент известно > cотни
Звезды-компаньоны – молодые, горячие звезды O-B
Молодое население Галактики (десятки миллионов лет)
Аккреция из звездного ветра или через аккреционный диск
Рентгеновские пульсары в двойных системах
Период
пульсаций
1.24 сек
Орб. период
1.7 дня
Вспышка от пульсара V0332+53 в 2004-2005 гг
Диапазон светимостей
(d≈7 кпк = 21000 св лет)
2х1037 – 5х1038 erg/s
Циклотронное поглощение
v
B
eB
 
me c
Ecyc1 = 26.21+/-0.15 кэВ
Ecyc2 = 50.66+/-0.3 кэВ
Ecyc3 = 73.8+/-1.8 кэВ
Ecyc1/Ecyc2/Ecyc3= 1/1.93/2.82
E= 11.6 (B/1012) (1 + zg)–1кэВ
Вспышка от пульсара V0332+53 в 2004-2005 гг
B=3.5x1012 G
на поверхности
нейтронной
звезды
В приближении дипольного поля
ΔEcyc ~ 36% соответствует ΔH~ 12%,
т.е. мы регистрируем изменение высоты
колонки ΔH ~1200 m.