Двойная система - конспект -  Астрономия, Конспект из Астрономия
filizia
filizia11 June 2013

Двойная система - конспект - Астрономия, Конспект из Астрономия

PDF (239.3 KB)
5 страница
199количество посещений
Описание
Rybinsk State Academy of Aviational Technology. Лекции и рефераты по Астрономии. Модель прецессирующих струй дает простой и красивый ответ на вопрос, как в одном источнике могут возникнуть три системы эмиссионных лини...
20очки
пункты необходимо загрузить
этот документ
скачать документ
предварительный показ3 страница / 5
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
предварительный показ закончен
консультироваться и скачать документ

Двойная система

Модель прецессирующих струй дает простой и красивый ответ на

вопрос, как в одном источнике могут возникнуть три системы эмиссионных

линий с их запутанными, на первый взгляд, изменениями во времени.

Гораздо труднее ответить на вопрос, почему возникают и прецессируют

струи, бьющие со скоростями, близкими к скорости света. Тщательные

наблюдения и углубленный анализ данных позволят, как можно надеяться,

приблизиться к пониманию физического механизма действующего

источника SS 433. Накопление сведений продолжается, и ряд важных

обстоятельств уже удалось выяснить.

Прежде всего, можно сделать определенное заключение о температуре

газа в излучающих областях SS 433. Для водорода, эмиссионные спектры

которого сильнее всех других линий в этом источнике, имеется характерная

температура порядка 10 тысяч градусов; она определяет границу между

ионизованным и не ионизованным состояниями газа. Если температура

превышает 10 – 20 тысяч градусов, тепловые движения атомов столь

энергичны, что при их столкновениях электронам может быть передана

энергия, превышающая максимально возможную энергию электрона в атоме

и, следовательно, достаточная для отрыва электронов от ядер. В таком

состоянии имеются, свободные электроны и свободные ядра водорода –

протоны, газ ионизован и представляет собой плазму. Когда электроны не

связаны с ядрами в атомы, спектральные линии, соответствующие переходам

электронов в атомах, возникать, очевидно, не могут. Так как в SS 433 линии

наблюдаются, температура излучающих областей не превышает характерной

температуры ионизации и 20 тысяч градусов – это для нее верхний предел.

Температура вещества в струях не может быть и слишком низкой –

ведь совсем холодный газ линии не излучает. Скорее всего, температура

излучающих областей SS 433 близка к 10 тысячам градусов. Средние

docsity.com

скорости тепловых движений атомов при такой температуре, можно найти по

общей формуле - кинетической теории газов;

(3.18)

Здесь k=1,38·10-23Дж/К – постоянная Больцмана, =1,67·10-27 кг -масса

атома водорода. При T=104 К =2 ·104 м/с=20 км/с. Эта скорость в 4 тысячи

раз меньше скорости движения струй. Такое значительное различие

скоростей само по себе требует объяснения.

Интересны соображения о собственной ширине струй. Струи не могут

быть слишком широкими: будь их угол раствора сравним с углом

прецессии 20°, вся картина была бы смазанной и нечеткой. Вместо линий

в спектре источника имелись бы размытые полосы, соответствующее всем

различным значениям лучевой скорости, которые она принимает на толщине

струи. В действительности линии-спутники в SS 433 весьма узки, и в

крайних положениях их толщина во всяком случае гораздо меньше

расстояния до основной линии на шкале длин волн. По-видимому, угол

раствора не больше 3-4°. Столь высокая степень направленности струй

представляет собой, пожалуй, один из самых трудных вопросов в физике SS

433.

Внимательное изучение основной излучающей области SS 433

обнаружило, что излучаемые ею линии не стоят на месте: они тоже

совершают периодические смещения по шкале длин волн, но только гораздо

более слабые, чем линии-спутники (потому-то эти движения и не сразу

заметили). Эти слабые смещения соответствуют периодическим движениям с

амплитудой (максимальным значением абсолютной величины) скорости

около 70 км/с. Это в 1000 раз меньше скорости струй. Период слабых

смещений равен 13 дням.

Период и скорость, соответствующие слабым смещениям эмиссионных

линий из основной излучающей области, очень близки к тому, что обычно

наблюдается в тесных двойных системах звезд. Довольно естественно

2/1)/3( HT mkT

T



docsity.com

понимать эти данные так, что в SS 433 имеются две звезды, совершающие

периодические – с периодом 13 дней – движения вокруг их общего центра

масс. Тогда традиционные методы астрономии, разработанные и испытанные

в многочисленных наблюдениях двойных звезд, должны и здесь многое

прояснить.

Действительно, детальные оптические наблюдения позволяют

утверждать, что одна из звезд в SS 433 – обычная звезда спектрального

класса О или В с массой в (10 – 20) , температурой поверхности 20 тысяч

градусов и радиусом в 2·10l9 м. С радиусом этой звезды сравним и размер

двойной системы, т. е. расстояние между ее компонентами.

Соображения, которыми обычно пользуются астрономы для

определения расстояний до звезд (они связаны в первую очередь с

интенсивностью линий поглощения, создаваемых в спектре источника

межзвездным газом), позволили оценить и удалённость SS 433: источник

находится до нас на расстоянии приблизительно в 5,5 кпк. Это гораздо

больше расстояния до ближайших к нам звезд (несколько парсек), но все же

заметно меньше поперечника Галактики (около 30 кпк).

Зная расстояние, можно по принимаемому потоку излучения оценить и

полную энергию, испускаемую источником в единицу времени (если считать,

что он одинаково светит во все стороны). Так найдена полная светимость SS

433: L=1032-1033 Вт, что в сотни тысяч или миллионы раз больше светимости

Солнца. На свет струй приходится около одного процента полной

светимости. Размеры их излучающих областей оцениваются в 1010м, что

сравнимо с размером двойной системы.

SS 433 испускает не только оптическое, но также рентгеновское и

радиоизлучение. На рентгеновской карте источника различают центральный

источник рентгеновских лучей и протяженные вытянутые структуры с

собственными размерами, значительно превышающими размеры двойной

звездной системы. Сходное строение обнаруживается и по

M

docsity.com

радиоастрономическим данным. Рентгеновская светимость составляет 3 ·1028

Вт, радиосветимость – 3 ·1025Вт.

Все это очень напоминает хорошо известную астрономам картину

туманностей, которые остаются на небе от вспышек сверхновых звезд.

Скорее всего, что и SS 433, т. е. двойная звезда вместе с протяженными

областями, излучающими рентгеновские лучи и радиоволны, – результат

вспышки сверхновой, происшедшей, насколько можно судить, десятки тысяч

лет назад. Но если так, то можно высказать определенные догадки и о второй

звезде, составляющей вместе с обычной звездой двойную систему SS 433.

Она может быть компактным остатком сверхновой – нейтронной звездой или

черной дырой. Согласно данным советского астронома А. М. Черепащука

компактный объект в SS 433 может иметь массу до (4 – 5) .При массе,

превышающей предел в (3 – 3,5) , это должна быть черная дыра, а не

нейтронная звезда.

Как и в уже известных тесных двойных систему в SS 433 можно

предполагать перетекание вещества с обычной звезды на компактный объект

под действием его силы притяжения. Не исключено, что вещество

захватывается на круговые орбиты, закручивается вокруг компактного

объекта, прежде чем упасть на него, и образует довольно значительный по

массе вращающийся диск, похожий по виду на кольца Сатурна.

Предполагают, что именно из такого диска – вдоль его оси – и могли бы

выбрасываться струи, обнаруженные в SS 433. Их могло бы питать вещество,

перетекающее с обычной звезды на комнатный объект.

Что разгоняет вещество струй до релятивистских скоростей? Почему

струи такие узкие? Какова причина и прецессии?

Эти важные вопросы ждут своего решения.

Но есть и еще один вопрос, возможно, самый важный и интересный. В

явлениях совсем иного, гораздо большего масштаба, в мире гигантских

радиогалактик и квазаров, известны выбросы и струи, непосредственно

наблюдаемые по их оптическому и радиоизлучению. В некоторых-случаях

M

M

docsity.com

вещество выбрасывается с явно релятивистскими скоростями. Узкие

вытянутые структуры простираются на расстояния в десятки и сотни

килопарсек. Не встречаемся ли мы здесь с явлением той же природы, что и в

SS 433, но только увеличенным до огромных размеров? Или иначе – не

служит ли SS 433 уменьшенной в 1010 – 1012 раз копией огромного

«механизма», действующего в активных ядрах галактик и квазарах?

Не исключено, что в обоих случаях причиной релятивистских

выбросов и струй служат мощные газодинамические процессы,

развивающиеся в окрестности черной дыры.

Понимание этих процессов остается пока далеко не полным; но, замечательна уже и сама возможность универсального физического механизма, действующего в столь различных масштабах, как двойная звезда SS 433 и гигантские радиогалактики и квазары.

docsity.com

комментарии (0)
не были сделаны комментарии
Напиши ваш первый комментарий
это только предварительный показ
консультироваться и скачать документ
Docsity не оптимизирован для браузера, который вы используете. Войдите с помощью Google Chrome, Firefox, Internet Explorer 9+ или Safari! Скачать Google Chrome