Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://xray.sai.msu.ru/~lipunov/text/voen/node2.html
Дата изменения: Wed Feb 14 17:49:49 2001
Дата индексирования: Tue Oct 2 09:45:26 2012
Кодировка: koi8-r
Поисковые слова: п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п п

[AUTO] [KOI-8R] [WINDOWS] [DOS] [ISO-8859]

Огненные шары Вселенной

Уже первые испытания ядерных устройств показали, что взрыв атомной бомбы сопровождается образованием гигантского огненного шара, состоящего из раскаленной до температуры миллионов градусов плазмы. Именно этот расширяющийся огненный шар давал в начале гамма, а потом, по мере остывания, световую вспышку. Американский астрофизик Питер Межарош и английский астрофизик Мартин Рис несколько лет назад предложили похожую модель для объяснения космических гамма-всплесков. Только, в отличие от атомных огненных шаров, являющихся фактически раскаленным воздухом, состоящим из сильно ионизованных атомов, космические шары состоят из электоронно-позитронных пар и квантов света. Плотность их вначале столь высока, что ни те, ни другие не могут вырваться за границы шара, и их собственное давление разгоняет поверхность шара практически до скорости света. Так называемый гамма-фактор, равный отношению массы частиц к их массе покоя

в огненном шаре достигает нескольких сотен. Когда шар расширяется настолько, что становится прозрачным, все фотоны покидают его в виде короткой гамма-вспышки, а оставшееся электорнно-позитронное облако несется дальше. Если вокруг шара есть межзвездная среда, а таковая встречается довольно часто в галактиках, то шар порождает в ней сверхсильную релятивистскую ударную волну, на фронте которой генерируется длительное рентегновское и оптическое послесвечение. Так в общих чертах выглядит сейчас наиболее популярная модель явления. Что порождает сам огненный шар -- слияние нейтронных звезд, слияние нейтронной звезды и черной дыры или, как некоторые считают, "гипертрофированный взрыв сверхновой"? Не ясно.

Наиболее привлекательной кажется модель сливающихся двойных релятивистских звезд. Нейтронные зезды и черные дыры -- самые плотные образования во Вселенной. Имея размер в несколько километров и массу звезд, они практически забыли всю информацию о своем химическом прошлом, они уже состоят не из атомов, и даже не из элементарных частиц, они сами -- своеобразные элементарные частицы Вселенной. Слияние таких звезд -- это, своего рода, ядерная реакция взаимодействия:

Слияние неизбежно должно сопровождаться излучением мощного гравитационно-волнового всплеска (GWB), нейтринного всплеска ( ) и, возможно, образованием электронно-позитронного огненного шара и, как следствие, гамма-всплеском (GRB). Конечно, львиная доля этой энергии уносится гравитационными волнами (которые неизбежно будут открыты в ближайшие годы на гравитационно-волновых интерферометрах) и нейтрино, возникающими при обратном бета-распаде и рождении пар. Главная проблема состоит в том, как перевести огромную гравитационную энегию в электромагнитное излучение.

Кроме того есть одно, на первый взгляд омрачающее, обстоятельство. Ведь сторонники модели слияния в своей аргументации всегда использовали явно заниженный темп слияния НЗ, получаемый из наивных наблюдательных оценок. Расчеты же, проведенные на основе нашего знания звездной эволюции показывают, что темп слияния на одну галактику примерно равен одному разу в 10 000 лет. Всего во Вселенной десять миллиардов галактик и, следовательно, во всей нашей Вселенной примерно каждую минуту сливается одна пара НЗ. А аппараты регистрируют всплески раз в сутки. Разница -- три порядка. Один порядок объясняется тем, что при современной чувствительности мы не видим самые далекие и, следовательно, самые слабые всплески. Но что делать с остальными двумя? Нейтронные звезды сливаются во Вселенной в сто раз чаще, чем это нужно! Можно говорить об узконаправленной гамма-вспышке с диаграммой в несколько градусов, можно говорить о том, что не каждые НЗ дают всплеск, а только те, у которых аномально велики магнитные поля, и т.д. Здесь свобода пока большая.

Интересно, что модель сливающихся нейтронных звезд допускает не только послесвечние, но и предсвечение!

Вспомним, что нейтронные звезды обладают мощными магнитными полями, благодаря которым и возникает пульсарное излучение. Мощность его пропорциональна квадрату напряженности магнитного поля на поверхности и четвертой степени частоты осевого вращения (магнито-дипольная формула). Например, пульсар в Крабовидной туманности, удаленный от нас на 2 килопарсека имеет стандартное поле  Гс и скорость вращения 0.033 секунд, и его светимость равна  эрг/с, а спектр пролегает от гамма до радио-диапазона. Если бы он вращался с макисмально коротким периодом 1 миллисекунда, то тот же поток он создавал бы с расстояния в 2 мегапарсека, а ведь поток его намного превосходит чувствительность современных радиотелескопов, на пределе которой он был бы заметен с расстояния 100 мегапарсек! Но, к сожалению, звездная эволюция так устроена, что миллисекундные пульсраы обладают очень малыми полями, -- большое магнитное поле мешает раскрутке нейтронной звезды.

Но в двойной системе двух сливающихся нейтронных звезд орбитальный период, по мере их сближения, вследствие излучения ГВ, уменьшается до одной миллисекунды, и на короткое время давно потухший пульсар может вспыхнуть как сверхмощный радиопульсар, видимый на растоянии до 100 мегапарсек. Электрические поля, ускоряющие релятивистские частицы, возникают, правда, здесь уже как резултьтат переменности магнитного поля из-за орбитального вращения. Конечно, излучение последнего перед коллапсом "пульсарного взвизга" резко анизотропно и, с учетом частоты слияний, получаем ожидаемую частоту вспышек, попадающих на Землю, -- несколько десятков в год. Не так уж и мало и очень правдоподобно. Почему радиоастрономы не слышат "радиовзвизгов"? Во-первых, неясно, откуда их ждать, а во-вторых, при обзорах всего неба всякие такие явления классифицируются как шум и выбрасываются. Поэтому нужна специальная поисковая программа и, желательно, координированная с гамма-, рентгеновкими, оптическими, а в будущем, и гравитационно-волновыми наблюдениями.

Но как же быть с гамма-всплесками, с этой бывшей военной, а теперь научной тайной? Не являются ли они такими радиопульсарными "взвизгами", вызванными гравитационно-волновым излучением? В принципе, такое может быть, но чтобы обеспечить требуемую светимость, нужны поля в -  Гаусс. Как исключение, почему бы и нет? Тем более, что количество слияний во Вселенной и так слишком много. Но, все-таки, подождем новых экспериментов.