Журнал выходит 6 раз в год. Подписка по каталогу "Пресса России" (индекс 70336) с любого месяца.

В разделе АРХИВ
доступны содержания журналов за 2002-2004 гг.

Книги о Земле и небе

В конце 80-х гг. в Астрономическом совете АН СССР (ныне Институт Астрономии РАН) началось издание тематических сборников обзорных научных статей. В одной из таких серий - 'Актуальные проблемы астрофизики' - издано уже 5 книг. Бессменный ответственный редактор тематических сборников - доктор физико-математических наук, профессор Алла Генриховна Масевич. Большинство статей написано ее учениками - сотрудниками Института Астрономии РАН и дугих астрономических организаций. Как правило, статьи содержат результаты исследований, выполненных в последнее время самими авторами.

Тематические сборники астрофизической серии представляют большой интерес для научных работников, а также для аспирантов и студентов соответствующих специальностей.

1. 'Современные проблемы физики и эволюции звезд'
М.: Наука, 1989. 282 с.

Этот сборник содержит обзоры важнейших результатов, полученных в конце 70-х и в 80-х гг. в области физики и эволюции звезд. Монографии подобного типа не издавались уже 10 лет, и необходимость в такой книге остро ощущалась. В шести частях книги рассматриваются основные достижения в исследовании ранних и поздних стадий звездной эволюции. Ббльшая часть результатов исследования звездной эволюции была получена в Астрономическом совете АН СССР под руководством А. Г. Масевич.

Первая часть сборника содержит статью А.Г. Масевич и А.В. Тутукова об актуальных проблемах теории эволюции звезд. Авторы заострили внимание на трех проблемах: ранние стадии эволюции звезд, эволюция двойных звезд и стадии, предшествующие взрывам сверхновых. Весьма характерно для времени выпуска книги, два года спустя после взрыва Сверхновой 1987А в Большом Магеллановом Облаке, что задача описания звезды - ее предшественника, названа вызовом для теории эволюции звезд (Земля и Вселенная, 1989, ? 2). Сейчас мы можем сказать, что астрофизики с этой проблемой справились.

Вторая часть монографии посвящена анализу ранних стадий эволюции звезд. В статье Б.М. Шустова рассмотрено звездообразование в нашей Гала-ктике. Дана детальная картина последовательного звездообразования на фронте спиральной волны плотности. В обзоре А.Э. Пискунова и О.Б. Длужнев-ской обсуждаются наблюдаемые проявления ранних стадий эволюции звезд и звездных скоплений. В ней собран обширный материал по начальной функции масс скоплений. В статье В.П. Гринина и П.П. Петрова рассмотрены звезды типа Т Тельца - классический пример молодых звезд, не достигших еще главной последовательности.

Если звезды главной последовательности почти не отличаются друг от друга по химическому составу атмосфер, то гиганты весьма разнообразны по этому параметру. В третьей части книги, в обзоре Т.А. Киппера, приведена полная классификация гигантов по их химическому составу. Ряд особенностей может быть объяснен современной теорией эволюции звезд, но для понимания некоторых необходимо привлечение новых идей. А.В. Тутуков, исходя из представлений о физике и эволюции звезд, смоделировал процесс звездообразования и эволюции химического состава в спиральных и неправильных галактиках.

Четвертая часть книги посвящена результатам исследования двойных звезд. Е.И. Попова и Л.Р. Юнгельсон описывают основные наблюдательные свойства двойных звезд и на их основе - функцию звездообразования для двойных звезд нашей Галактики. Она позволяет оценить число двойных звезд различных типов на разных стадиях их эволюции. В статье А.М. Черепащука изложены наблюдения массивных тесных двойных звезд на разных стадиях их эволюции. Сравнение современных теоретических представлений об эволюции массивных двойных звезд с данными наблюдений приводит к выводу о хорошем согласии теории с наблюдениями в этом случае (Земля и Вселенная, 1985, ? 1).

Пятая часть книги включает четыре обзора по нестационарным звездам. В статье Ю.А. Фадеева рассмотрена физика пульсирующих звезд, указаны основные механизмы неустойчивости. Специально отмечена роль нелинейности звездных колебаний большой амплитуды для образования ударных волн и протяженных оболочек. Э.В. Эргма приводит новые данные по физике рентгеновских барстеров, указаны основные механизмы их образования, движущие силы эволюции. Напомним, что рентгеновский барстер - нейтронная звезда, на которую падает вещество звезды-спутника. Выделение гравитационной энергии при падении генерирует рентгеновское излучение, а происходящее время от времени в накопленном на поверхности барстера веществе термоядерные реакции вызывают рентгеновские вспышки. Статья Т.А. Лозинской посвящена потере вещества массивными звездами и природе остатков сверхновых звезд. Название статьи B.C. Имшенника и Д.К. Надежина -'Гидродинамическая теория и основы физической классификации вспышек сверхновых звезд'. Как известно, Сверхновая SN1987A значительно отличалась от обычных сверхновых. В статье утверждается, что ее характеристикам полностью отвечает модель с компактной (R = 30Ro) предсверхновой массой около 16М0.

В шестой части книги обсуждаются современные представления об эволюции Солнца. В.А. Котов приводит сводку данных о пульсациях Солнца в различных временных масштабах. В статье А.В. Федоровой обсуждаются методы построения моделей Солнца и влияние различных параметров на его нейтринный поток.

2. 'Химическая эволюция звезд и Галактики'
М.: Космосинформ, 1992. 234 с.

Одно из наиболее активно разрабатываемых в последнее время направлений астрофизики - изучение химического состава звезд и Галактики в целом и изменений этого состава за время жизни Галактики. Теория химической эволюции звезд и галактик должна решить две тесно связанные задачи: объяснить современное содержание тяжелых элементов в нормальных звездах и найти причины аномалий, наблюдаемых в химическом составе атмосфер определенных групп звезд.

Таким 'аномальным' звездам посвящена значительная часть предлагаемых обзоров. Л.С. Любимков рассмотрел химические аномалии в В-звездах, связанные с перемешиванием звездных недр с оболочкой. В обзоре Т. Нугиса представлены самые необычные среди ярких звезд с аномальным химическим составом - звезды Вольфа-Райе. Их изучение позволяет наиболее наглядно показать, как изменяется химический состав оболочки в процессе горения водорода и гелия. Аномалии химического состава магнитных звезд и пекулярных A-звезд описаны в обзорах Т.А. Рябчиковой и Г.С. Бисноватого-Когана. Некоторые типы аномалий химического состава компонент тесных двойных систем рассмотрены в статье А.В. Тутукова.

Обзор Ю.Л. Францмана посвящен исследованию звезд асимптотической ветви гигантов. Напомним, что это конечная стадия активной жизни примерно 90% всех звезд. Именно эти звезды - основной поставщик вещества, обогащающий межзвездную среду и следующие поколения звезд различными химическими элементами. Исследование аномалий химического состава гигантов представляет значительный интерес для теории эволюции звезд, поскольку в их оболочках непосредственно наблюдаются продукты термоядерного синтеза. Для понимания химической эволюции вещества во Вселенной особенно важно изучение эволюции массивных звезд с массой больше 8М0, которая заканчивается взрывом Сверхновой. При этом часть вещества, обогащенного химическим элементами, вплоть до самых тяжелых, выбрасывается в межзвездную среду. В обзоре

B.М. Чечеткина показано, что образование тяжелых элементов в ходе взрывов сверхновых звезд объясняет не только их наблюдаемое общее обилие в звездах, но и распределение по атомным массам.

Основные наблюдательные и теоретические представления об эволюции химического состава Галактики рассмотрены в статье А.Э. Пискунова и C.В. Верещагина. Показано, что главная доля тяжелых элементов образовалась на самых ранних стадиях эволюции Галактики.

Массивным звездам и процессам, сопровождающим их эволюцию, принадлежит важнейшая роль в нагреве, ионизации и динамике межзвездной среды. А ее состояние в конечном итоге прямо определяет скорость звездообразования. Роль пульсирующих красных сверхгигантов в образовании пылинок рассмотрена в обзоре Ю.А. Фадеева. Обнаружена связь между размерами пылинок и скоростью потери массы звездой. Анализу химического состава источников около-звездного мазерного излучения посвящена статья B.C. Стрельницкого (Земля и Вселенная, 1975, ? 4). Обращено особое внимание, что водяной мазер может функционировать только в среде, почти лишенной водорода, и предложен механизм сепарации элементов в межзвездных облаках - вымораживание тяжелых элементов и молекул на пылинках. Когда внутри облаков появятся молодые звезды, начнут действовать процессы, разделяющие в пространстве газ и пыль. Далее испарение пылинок приводит к высвобождению водяного пара, формирующего мазерные конденсации. Высказано интересное предположение, что такие конденсации, практически полностью лишенные водорода, могут быть протопланетами.

3. 'Неустойчивые процессы во Вселенной'
М.: Космосинформ, 1994. 264 с.

В XIX и в 1-й половине XX в. основными объектами исследований (особенно теоретических) астрофизиков были стационарные состояния небесных тел. В последние десятилетия выяснилось, что абсолютно устойчивых небесных тел не существует, разница лишь в масштабах (временных и энергетических) их переменности. Проявления неустойчивости в мире звезд и галактик, во внешних и внутренних слоях Солнца, в межзвездной среде, в атмосферах планет и особенно Земли вызывают в настоящее время повсеместный интерес исследователей. Изучение неустойчивых процессов, кратковременных, долгопериодических и вековых, позволяет по-новому понять природу небесных тел, их образование и эволюцию, интерпретировать их наблюдаемые свойства и выяснить физическое состояние их недр. Классический пример здесь - изучение переменных звезд. Помимо глобальных проявлений неустойчивости в виде пульсаций, вспышек новых и сверхновых звезд, переменности рентгеновского, мазерного и гамма-излучения определенных типов объектов, в процессе эволюции каждого небесного тела существуют неустойчивые, в ряде случаев совсем короткие стадии. В настоящее время такие неустойчивости уже доступны для изучения с помощью высокоточных целенаправленных наблюдений (наземных и космических), а также теоретического анализа и сложных двух- и трехмерных гидродинамических расчетов.

Именно этим процессам уделено преимущественное внимание в данном сборнике. Большинство обзоров посвящено различным типам пульсирующих звезд, о которых за последние годы получено много новых данных. В обзоре А.А. Памятных показано, что природу переменности звезд типа р Цефея удалось объяснить на основе новых данных о непрозрачности звездного вещества. А.Б. Фокин исследует возникновение и распространение ударных волн в протяженных оболочках пульсирующих гигантов и их влияние на образование спектральных линий.

Цефеиды продолжают оставаться объектами пристального внимания астрономов. Н.Н. Самусь с соавторами на базе собственного богатого наблюдательного материала о классических цефеидах исследует зависимость период-светимость, изменяемость периодов, рассказывает об открытиях новых спектрально-двойных цефеид. В следующей статье о цефеидах Ю.А. Фадеев отмечает, что их роль в астрономии не ограничивается установлением шкалы расстояний. Они также служат для проверки теорий звездной эволюции благодаря тому, что с помощью зависимости период-средняя плотность можно получить надежные оценки их масс (ранее это было возможно только для некоторых двойных звезд) и светимостей, а также определить их диаметры.

Обзор Б.М. Шустова посвящен взаимодействию звезд с межзвездной средой. В нем приведены результаты построения численных моделей оболочек, образующихся в процессе эволюции звезд, подробно рассмотрено поведение оболочек вокруг звезд на поздних стадиях эволюции, включая планетарные туманности. Постоянно сравниваются расчетные и наблюдательные данные. Локальная функция светимости детально рассмотрена в обзоре О.Ю. Малкова. Сделан вывод, что в окрестностях Солнца реальные кандидаты на роль скрытой массы - это объекты с массами от 0,001 до 0,075 Мї. Довольно значительная часть скрытой массы может содержаться в неизвестных двойных системах.

В работе В.В. Ляховича, А.М. Фридмана и О. В. Хоружего исследована гидродинамическая неустойчивость вращающегося газового диска во внешнем гравитационном поле. По-видимому, это самая нетривиальная статья сборника. В ней показано, что газовый диск Галактики, имеет, как минимум, три области, где могут генерироваться спиральные возмущения. Первая неустойчивость - на расстоянии 0,2 пк от центра. Вторая - на 0,5 кпк от центра. Они создали известные по наблюдениям 'мини-спираль' в центре и слабо выраженный бар. Третья неустойчивость развивается на расстоянии Солнца от центра Галактики, и она может генерировать четыре спирали с углом закрутки, близким к наблюдаемому. Эти расчетные выводы подтвердили и уточнили наблюдательные данные, а вот следующий их вывод предсказал новое, неизвестное ранее явление - существование в галактиках гигантских антици-клонических вихревых скульптур. Впоследствии эти авторы действительно обнаружили предсказанные ими вихревые движения в нашей и других галактиках.

4. 'Эруптивные звезды'
М.: ИНАСАН, 1996. 234 с.

В этом сборнике представлены результаты решения важной астрофизической задачи - исследование процессов, вызывающих явления сверхновых звезд, различных типов новых, новоподобных и вспыхивающих звезд. Эруптивный характер активности звезд свойствен переходным фазам их эволюции. Изучение этих стадий является существенным для понимания влияния различных физических факторов на развитие звезд и играет важную роль в разработке единого сценария их эволюции.

В статье B.C. Имшенника предложен новый механизм сброса оболочки сверхновыми второго типа, в котором важную роль играет вращение исходного железного ядра предсверхновой. Известно, что именно сверхновые считаются основными поставщиками тяжелых элементов, из-за них меняется со временем химический состав вещества во Вселенной. Влияние взрывов сверхновых звезд на химическую и динамическую эволюцию шаровых скоплений исследуется в статье Б.М. Шустова и Д.З. Вибе.

В обзоре В.П. Архиповой приведена статистика вспышек новых звезд, по их наблюдаемому числу в нашей и в соседних галактиках даны оценки реального числа новых звезд в пространстве. Анализируются основные сведения об этих звездах в широком диапазоне спектра, особое внимание уделено результатам проведенных в 70-х гг. спутниковых наблюдений новых в инфракрасных лучах. Е.А. Карицкая рассмотрела рентгеновские новые и их классификацию. Это двойные системы, в которых компаньоном обычной маломассивной звезды оказывается нейтронная звезда или черная дыра. Физическим характеристикам катаклизми-ческих звезд посвящен обзор С.Ю. Шугарова. В эволюционном плане эти звезды схожи с предыдущими, но вместо релятивистского объекта компаньоном служит 'обычный' белый карлик. В обзоре А.Д. Кудряшова рассмотрены современные исследования по нуклеосинтезу при вспышках новых звезд.

Две статьи посвящены вспыхивающим звездам. Данные наблюдений этих звезд в окрестностях Солнца, в звездных скоплениях и ассоциациях, и вопросы их согласования с теорией эволюции красных карликов изложил в своем обзоре Л.В. Мирзоян. Предложена эволюционная последовательность: звезды типа Т Тельца - вспыхивающие звезды - красные карлики. Р.Е. Герш-берг сравнил вспышки звезд типа UV Кита со вспышками на Солнце и указал на возможность их общей природы.

5. 'Двойные звезды'
М.: Космосинформ, 1997. 264 с.

Исследование двойных звезд, долгое время бывшее частью астрометрии и небесной механики, стало одной из самых актуальных проблем в теории звездной эволюции. Эволюция компонент тесной двойной системы, в которой звезды обмениваются массой, идет совсем другим путем, чем одиночных звезд. Именно детальное исследование эволюции тесных двойных систем позволяет объяснить свойства многих наблюдаемых объектов. В качестве введения к проблеме можно рассматривать статью И.Б. Пус-тыльника, в которой излагается история развития представлений о физике двойных звезд, переносе вещества между компонентами и эволюционной значимости полости Роша. На базе этих представлений и сформировались современные теории. Во второй статье того же автора дан обзор свойств предкатаклизмиче-ских двойных систем, содержащих горячий, только что образовавшийся белый карлик.

В статье академика РАН А.А. Боярчука с соавторами рассказано о трехмерных газодинамических расчетах движения вещества в тесных двойных системах. Такие расчеты - наиболее современный метод исследования этой проблемы. Полученные результаты заставляют пересмотреть многие устоявшиеся мнения о газовых течениях в системах взаимодействующих звезд.

Изучение нейтронных звезд, входящих в состав двойных систем, дает возможность исследовать многие их свойства. Только в двойных системах можно выявить и изучить черные дыры. Характерное свойство двойных систем с релятивистским объектом - рентгеновское излучение, возникающее при аккреции вещества обычной звезды (донора) на массивный объект (аккретор). При этом свойства такого излучения могут сильно варьировать в зависимости от типа ак-кретора (нейтронная звезда или черная дыра), донора и от их орбит. Член-корреспондент РАН А.М. Черепащук рассмотрел с этой точки зрения ряд рентгеновских источников. В его статье изложены методы интерпретации свойств рентгеновского излучения (а также излучения в других диапазонах), позволяющие определить параметры двойных систем, включая массы черных дыр. В ней дан список из 11 систем, в которых масса невидимого объекта превосходит верхний предел массы нейтронной звезды, и каждая система рассмотрена по отдельности. Интересно, что знаменитый в свое время объект SS 433 в список не вошел (Земля и Вселенная, 1986, ? 1), автор считает, что масса невидимого компонента в нем пока что определяется неуверенно.

Среди звезд верхней части главной последовательности примерно четверть составляют химически пекулярные звезды с аномально сильными линиями некоторых химических элементов. В статье Т.А. Рябчиковой представлен обзор химического состава двойных звезд с ртутно-марганцевыми первичными компонентами. Эти звезды интересны тем, что наблюдаемое в них обилие металлов не подчиняется законам ядерного распределения элементов. Наиболее вероятное объяснение особенностей их химического состава -диффузионное разделение элементов.

Обзор Х.Ф. Халиуллина посвящен проблемам вращения линии апсид в тесных двойных системах. Результаты исследования этого явления позволяют получить сведения о степени концентрации вещества звезд к центру. В статье О.Ю. Малкова рассматривается моделирование распределения двойных звезд по отношению масс компонент в зависимости от различных предположений о процессе образования звездных пар. Статья А.В. Федоровой посвящена результатам теоретических исследований эволюции маломассивных рентгеновских двойных звезд, одной из компонент которых является нейтронная звезда. Д.В. Бисикало представляет обзор численных моделей для исследования различных режимов аккреции в двойных системах с компонентами, не заполняющими полость Роша. Одна из звезд аккрецирует вещество звездного ветра своего спутника (Земля и Вселенная, 1999, ? 1).

В статье А. В. Тутукова обсуждаются проблемы поиска планет около звезд главной последовательности. Эта тема, вызывающая живой интерес общественности, стала рутинной работой астрономов. И главное - успешной. Известны по крайней мере четыре планеты у звезд с массами, близкими к солнечной (51 Peg, 55 Сап, 70 Vir, 47 Uma). Открыты первые планетные системы у радиопульсаров. Автор, исходя из статистики двойных звезд, рассчитал, что частота образования планетных систем близка к 1/3 от частоты образования звезд. В статье рассматриваются также возможные свойства таких планетных систем. Показана эффективность поиска планет при систематических фотометрических исследованиях звезд малых масс.

А.В. ФЕДОРОВА,
кандидат физико-математических наук Институт астрономии РАН