Файл: Гурзадян, Г. А. Вспыхивающие звезды.pdf

ПРЕДИСЛОВИЕ

Монография Г. А. Гурзадяна «Вспыхивающие звезды» посвящена одной из наиболее актуальных проблем астро­ физики. С накоплением наблюдательных данных и выяв­ лением эмпирических закономерностей становится все более очевидным, что все звезды-карлики в начальный период своей жизни проходят через довольно длительную фазу, в которой наличие вспышек является, быть может, наиболее важной особенностью.

Публикуемая монография обладает двумя достоинст­ вами:

1. Она уделяет одинаково большое внимание как вспы­ хивающим звездам, находящимся вблизи Солнца, так и тем, которые находятся в ассоциациях и относительно молодых скоплениях. Это очень правильное распределе­ ние внимания, так как в случае близких вспыхивающих звезд мы можем лучше изучать характер происходящих физических процессов, а исследуя вспыхивающие звезды в звездных агрегатах, мы получаем более богатые сведе­ ния относительно эволюционных изменений и много ста­ тистических данных.

2. Весь материал излагается с единой точки зрения, именно, с позиции гипотезы о «быстрых электронах». Для объяснения спектрального распределения энергии в излучении большинства вспышек привлекается обрат­ ный комптон-эффект.

Хотя гипотеза о «быстрых электронах» в том виде, как она предложена автором этой монографии, не может считаться единственно возможной, все же она объясняет, по крайней мере в общих чертах, многие стороны наблю­ даемых явлений и развита больше, чем другие возможные объяснения.

Один из главных выводов этой гипотезы, заключа­ ющийся в том, что частицы высоких энергий играют во

10 П РЕД И С Л О В И Е

вспышках большую роль и что полная энергия, освобож­ дающаяся во время взрыва, являющегося причиной вспыш­ ки, во много раз превосходит энергшо оптического излу­ чения вспышки, как нам кажется, не подлежит сомнениюЕсли это так, то взгляды автора книги могут послу­ жить хорошим отправным пунктом для дальнейшего раз­

вития теории.

Книга оправдает себя, если она привлечет интерес молодых исследователей к широкому кругу интересней­ ших вопросов, связанных с физическими процессами, происходящими на ранних этапах развития звезд.

Академик В. Амбарцумян

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА

Вспыхивающие звезды считаются одной из загадок со­ временной астрофизики и теоретической физики. Можно лишь утверждать, что само явление вспышки — внезапное, сильное, но и кратковременное повышение яркости звезды ипочти столь же быстрое ее возвращение в нормальное состояние — тесным образом связано с внутренним строе­ нием звезд и природой источников внутризвездной энергии. Не подлеяшт сомнению также огромное космогоническое значение этого феномена: вспышечная активность прису­ ща прежде всего молодым и новорожденным звездам и ослабляется по мере развития звезды. Наконец, вспышка является основной формой избавления от избыточной вну­ тризвездной энергии на пути формирования и эволюции звезды, аналогично тому, как истечение или выброс газо­ вой материи — основная форма избавления от лишней массы звезды. Из этого следует, что вспыхивающие звезды как особая физическая категория звезд, не существуют, а существует явление вспышки, или состояние вспышечной активности, по которому проходит каждая или почти каждая звезда главной последовательности в раннем периоде своей жизни.

Решающее значение для понимания природы вспышки имеет факт радиоизлучения вспыхивающих звезд. Он свидетельствует о том, что в момент вспышки в огромном количестве появляются релятивистские электроны. Вместе с тем их концентрация должна быть очень велика в силу того, что пространство вокруг звезды, где происходит генерация радиоизлучения, имеет сравнительно небольшие размеры. Сами релятивистские частицы возникают спон­ танно из первичной материи, выброшенной в момент вспышки из недр звезды.

Образование около звезды, выше ее фотосферы, плот­ ного короткоживущего облака из релятивистских частиц

42 П РЕД И С Л О В И Е АВТОРА

должно привести к генерации электромагнитных колеба­ ний и в других частотах, прежде всего оптических. При этом выявляется преобладающая роль обратного комп- тон-эффекта — неупругих столкновений фотонов с реля­ тивистскими электронами, а также тормозного излучения этих частиц в кулоновом поле. Наконец, такое облако должно стать также источником мощного рентгеновского излучения. Настоящая монография посвящена изложению основных результатов теории вспышки звезд, построенной на основе указанной концепции, именуемой в дальнейшем «гипотезой быстрых электронов». Наряду с этим опреде­ ленное место в ней отведено систематизированному изло­ жению результатов наблюдений.

Рукопись монографии и прежде всего приведенный в ней фактический материал, относящийся к наблюдению вспыхивающих звезд, был критически рассмотрен профес­ сором Аро (Мексика). Разные аспекты теории были пред­ метом неоднократных обсуждений с В. В. Соболевым. Постоянный контакт с В. А. Амбарцумяном в процессе подготовки монографии в известной мере предопределил ее космогонический характер. Всем им автор приносит свою глубокую благодарность.

Г л а в а I

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВСПЫХИВАЮЩИХ ЗВЕЗДАХ

§ 1. Открытие явления вспышек у звезд

Явление вспышек звезд было открыто случайно. В 1924 г. Герцшпруиг [1], при просмотре полученных ым снимков в направлении созвездия Киля, заметил у од­ ной слабой звезды — БЫ Саг — увеличение блеска почти на две звездные величины. После тщательного сравнения с другими, ранее полученными снимками этой же звезды, Герцшпрунг пришел к заключению, что в данном случае имело место быстрое повышение блеска звезды в необы­ чайно короткий промежуток времени. Любопытно отме­ тить, что Герцшпрунг еще тогда исключил возможность отождествления этого явления с появлением новой; он даже попытался объяснить его как следствие падения на звезду ... малой планеты.

Забегая вперед, отметим, что значительно позже было зарегистрировано еще несколько вспышек звезды DH Саг и что она в настоящее время числится в списке вспыхива­ ющих звезд.

Долгое время открытие Герцшпрунга оставалось в заб­ вении. Лишь спустя двадцать с липшим лет произошло событие, положившее фактическое начало изучению ново­ го типа объектов, известных в настоящее время под на­ званием вспыхивающих звезд. Американский астроном Кар­ пентер 7 декабря 1947 г. производил фотографирование одной карликовой красной звезды L 726—8, известной теперь под названием UV Cet, методом цепочек, т. е. на од­ ной и той же пластинке получил пять изображений звез­ ды, каждое с экспозицией по четыре минуты. Снимки пред­ полагалось использовать в дальнейшем для определения тригонометрического параллакса этой звезды, известной своим большим собственным движением. Но уже беглый взгляд на полученный снимок показал, что со звездой

14 ГЛ . I. ОБЩ ИЕ С В ЕД ЕН И Я О ВСПЫ ХИВАЮ Щ ИХ ЗВ Е ЗД А Х

случилось что-то необыкновенное: второе но времени изображение оказалось очень ярким, а на последующих изображениях блеск плавно падает, достигая почти нор­ мальной величины на последнем, пятом изображении. Лёйтен, в статье [2] которого приведено описание этой истории, оценивает амплитуду повышения блеска в фо­ тографических лучах равной 2"\7. Это значит, что про­ изошло двенадцатикратное увеличение блеска звезды в течение трех минут. Желая подчеркнуть беспрецедентность этого случая, Лёйтен замечает, что даже при взры­ ве сверхновой рост блеска звезды за три минуты едва составляет 5%.

Конечно, еще задолго до этой истории астрономам бы­ ли известны случаи неправильного колебания блеска у не­ которых звезд. Например, подобное явление было обна­ ружено Ван Мааненом [3] у звезд BD + 44°2051 (В) и Ross 882. Последняя, кстати, является одной из хорошо известных в настоящее время вспыхивающих звезд, но с другим обозначением — YZ СМі. Но в этих и других случаях было известно, что неправильные колебания блеска реально существуют. Снимок, полученный Кар­ пентером, стал первым и весьма убедительным наблюда­ тельным доказательством в пользу существования в мире звезд нового явления — непредвиденного, исключитель­ но быстрого и сильного увеличения блеска звезды и почти столь же быстрого ее возвращения в исходное состояние. В связи с этим следует отметить, что Лёйтен еще тогда правильно оценил исключительное значение этого явле­ ния, высказав мнение, что его понимание должно иметь непосредственное отношение к более общей проблеме — источников звездных энергий.

Вслед за этим в обнаружении вспыхивающих звезд происходит своеобразная цепная реакция. Уже в 1949 г. Гордон и Крон путем фотоэлектрических наблюдений [4]

вспышку ЕѴ Lac замечает Винтерхальтер [6]; в 1957 г. Джой [7J обнаруживает первую после 1945 г. уверенную вспышку YZ СМі; Крон и др. [8] объявляют о вспышке V 1216 Sgr и т. д. Более того, несколько вспыхивающих звезд «открывают» при просмотре ранее полученных фо-