Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://xray.sai.msu.ru/~polar/html/publications/pop/inszvez.ltx Дата изменения: Wed Jul 29 13:14:12 1998 Дата индексирования: Sat Dec 22 04:49:17 2007 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: массивные звезды

\documentstyle[12pt]{article}
\begin{document}

\begin{center}
{\bf Восставшие из Ада.}
\end{center}

Колоссальным взрывом заканчивается жизнь массивной звезды.
После него гигант с радиусом в миллионы километров превращается
в неитронную звезду с радиусом всего около 10 км. Звезда умирает в этом
"адском" взрыве. Остается медленно остывающий "труп". Оказывается
на этом история не закачивается...

Как известно, нейтронные звезды (НЗ) являются закономерным
завершением эволюции массивных звезд, масса которых составляет
примерно от 10 до 50 солнечных масс. Теоретически НЗ были
предсказаны еще в 30-е гг. 20 века (Л.Д.Ландау и другими учеными),
а в 60-е гг. были открыты
радиопульсары, которые быстро отождествили с НЗ, а также
галактические источники рентгеновского излучения, некоторые из
которых были надежно отождествлены с НЗ в тесных двойных системах
уже в 70-е гг. Кстати, радиопульсары-- чемпионы среди астрономических
объектов по числу врученных за их исследование нобелевских премий.

Сейчас известно около 800 радиопульсаров и около 100
рентгеновских источников с аккрецирующими НЗ , среди которых
около 40 рентгеновских пульсаров. Таким образом, всего наблюдается менее
1000 НЗ, но по самым скромным оценкам число НЗ в Галактике
превышает $10^8$, ведь за миллиарды лет ее эволюции огромное количество
массивных звезд успело закончить свой "жизненный путь".
Можно ли как-то наблюдать эти объекты?

Большинство звезд в том числе и НЗ, входит в двойные системы
(см. "Звездочет" N12 1995г.).
Но системы могут и распадаться в ходе своей эволюции.
При образовании НЗ в процессе вспышки
сверхновой система может распасться (если взорвалась более
массивная звезда и сброшено более половины массы двойной системы)
и появится изолированная НЗ (ИНЗ). Кроме того, НЗ может образоваться
в двойной системе из белого карлика в результате аккреции им вещества
звезды-соседки. ИНЗ, разумеется, образуются и в
результате эволюции одиночных звезд, когда те "умирают" в грандиозной
вспышке сверхновой.

Увидеть ИНЗ весьма непросто. НЗ имеет радиус всего около 10 км, и
надежд увидеть, например, тепловое излучение множества таких объектов,
даже если они имеют большую температуру, с
расстояния $>1$ кпк при современной технике мало. На стадии эжекции ИНЗ
может проявлять себя как радиопульсар, но это относительно короткая
стадия в эволюции НЗ. Да еще не при всяком взаимном расположении
пульсара и наблюдателя мы можем это радиоизлучение зарегистрировать.

На стадии пропеллера, когда быстрое
вращение замагниченной НЗ препятствует аккреции
(магнитосфера, как пропеллер, "разбрызгивает" вещество, падающее на НЗ),
а также на стадии
георотатора, когда сильное магнитное поле препятствует
проникновению вещества к НЗ, и образуется магнитосфера, подобная
земной, увидеть НЗ также практически невозможно. Было бы заманчиво
увидеть ИНЗ на стадии аккреции, которая занимает значительную часть
времени эволюции НЗ. Но где взять вещество?

Однако, не надо забывать, что космос это не пустота. Все
пространство между звезд заполнено газом и пылью. Таким образом,
межзвездная среда (МЗС) может стать источником вещества для
аккреции на НЗ, подобно тому как аккреция вещества МЗС на белые
карлики определяет нижний предел их температуры (она не
опускается ниже нескольких тысяч градусов).

Идея об аккреции вещества МЗС на НЗ (и черные дыры) обсуждалась уже
достаточно давно (кстати, первые работы, в которых аккреция
рассматривалась как механизм значительного энерговыделения,
относились к случаю аккреции из МЗС, правда не на НЗ, а на
нормальные звезды: НЗ тогда еще не были открыты). Но в 90-е
годы, особенно благодаря работам итальянских исследователей Тревса и Колпи,
этот механизм энерговыделения стал привлекать большее
внимание в связи с тем, что современные спутники типа ROSAT вполне
могли бы обнаружить ИНЗ, аккрецирующие вещество МЗС.

Особенно яркие источники должны наблюдаться в молекулярных
облаках (МО) при пролете сквозь них ИНЗ. Здесь, кстати, возможен
один интересный эффект, впервые отмеченный В.Шварцманом в 70-е гг.
Если НЗ на стадии эжекции влетает в МО,
то стадия эжектора может смениться
стадией аккреции, т.к. вещество МО "задавит" пульсар. Но после вылета НЗ
из МО пульсар может не появиться вновь, т.к. теперь вещество
подобралось ближе к поверхности НЗ и раскидать его теперь не
так-то просто. Т.е. переход из стадии эжекции в стадию аккреции и обратно
осуществляется несимметрично, возникает своеобразный эффект
гистерезиса.

Аккреция на ИНЗ может принимать весьма интересные формы. При
малой скорости ИНЗ относительно окружающего вещества (порядка
нескольких километров в секунду) и большой концентрации ($10^2 - 10^4 cm^{-3}$)
возможно существование режима сверхкритической аккреции с
образованием биполярных выбросов типа струй SS 433 или молодых
звездных объектов. Знаменитый сейчас Великий Аннигилятор,
кандидат в черные дыры, наблюдаемый в центральной области Галактики,
может быть объяснен сверхкритической аккрецией вещества плотного МО на
изолированную черную дыру в результате чего и образуются
наблюдаемые струи Великого Аннигилятора, а также мощное жесткое
излучение. Из-за турбулизованности МЗС, а также в случае двойной
НЗ или черной дыры, образуется аккреционный диск. Возможно
появление периодических рентгеновских источников из-за специфи-
ческих сочетаний параметров ИНЗ. В этом случае вещество накапливается
на поверхности магнитосферы, а затем проваливается сквозь нее
(для черных дыр такое невозможно). При этом есть надежда увидеть
большое количество таких об'ектов, т.к. в этом случае
энергия выделяется в относительно мощном импульсе, который легче
зарегистрировать.

Сколько же таких объектов можно наблюдать? По различным
оценкам это число составляет несколько тысяч ИНЗ в окрестностях
Солнца, в первую очередь в МО. Связано это с тем, что светимость
таких рентгеновских источников невелика, и составляет всего
$10^31$ эрг/сек при аккреции из МЗС. В МО светимость ИНЗ может
иногда достигать $10^36$ эрг/сек. Светимость будет зависеть не только
от внутренних параметров ИНЗ и МЗС, но и от скорости ИНЗ (причем
светимость обратно пропорциональна кубу скорости). Т.о. при малых
скоростях светимость будет сильно возрастать, но вероятность
скоростей порядка 20-40 км/сек и меньше очень мала, поэтому основ-
ная масса ИНЗ будет наблюдаться как очень слабые объекты.

Возможно, за счет весьма интересных свойств нашей Галактики
относительно яркие ИНЗ, аккрецирующие вещество молекулярных облаков,
будут в основном распределены в кольце на расстоянии порядка 5-7 кпк.
Это связано с тем, что здесь плотность межзвездной среды имеет максимум,
а также и распределение ИНЗ, как показали расчеты сотрудников отдела
Релятивистской астрофизики ГАИШ
К.А.Постнова и М.Е.Прохорова, имеет торообразную форму с максимумом примерно
в той же области Галактики.

В одном из номеров Nature за 1996 год появилась статья германо-
американской группы Ф.Волтера с коллегами, посвященная данному вопросу.
А также традиционный краткий обзор проблемы, проведенный Дж. Вангом,
названный им "Слабый свет с кладбища".
Авторы статьи сообщают об открытии близкой аккрецирующей ИНЗ по ее
рентгеновскому излучению на рентгеновском спутнике ROSAT, на котором уже
получено немало очень важных результатов. Этот спутник работает в "мягком
рентгене" и в течении нескольких лет поставляет астрономам первоклассные
результаты.

Конечно, авторы сделали свое открытие не случайно.
Оно-- результат кропотливой работы.
Это весьма непростая задача из многих тысяч слабых рентгеновских
источников выделить аккрецирующие ИНЗ. Возможно их обнаружено уже
немало, но необходимо четко доказать, что мы наблюдаем именно НЗ.

Этот объект расположен на расстоянии не более 120 пк от нас, что удалось
определить благодаря расположенному за ним молекулярному облаку R CrA.
Если бы он был дальше, то поглощение было бы слишком велико.
Существование этого облака также полностью исклбчает внегалактическую
природу источника.
Авторы провели свои наблюдения области, в которой был зарегистрирован
рентгеновский источник, но
никакого оптического объекта на месте ИНЗ обнаружить не удалось.
Таким образом, можно наложить ограничение на отношение оптической светимости
к рентгеновской. Эта оценка находится в полном согласии с гипотезой о ИНЗ.
Рассмотрение альтернативных гипотез не дало столь ясной картины, удовлетворяющей
всем наблюдательным данным.

Температура ИНЗ 57 eV, а светимость $5x10^{31} $ эрг/с, если принять
расстояние 120 пк. По этим данным можно определить площадь, с которой исходит
излучение, она оказывается равной примерно 480 $km^2$, что замечательно совпадает
с ожидаемой площадью поверхности НЗ.

Никакой переменности в достаточно широком интервале времен авторы
не обнаружили, что опять же хорошо согласуется с тем, что аккреция идет
на всю поверхность. Отсюда, кстати, можно сделать важные оценки периода
ИНЗ и ее магнитного поля.

Оказывается, что благодаря исследованию таких источников мы можем
узнать кое-что новое не только о НЗ и их эволюции, но и о МЗС,
без существования которой никакого рентгеновского источника не появилось бы.
ИНЗ как бы специально была помещена в межзвездный газ, для того чтобы
мы могли его исследовать с помощью такого "тестера".



/С.Попов/

\end{document}