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

246 ГЛ . X. З В Е З Д Ы ТИПА Т ТЕ Л Ь ДА

на себя внимание почти полное сходство спектральных кривых FU Огі и V 1057 Cyg, в особенности в области длиннее 1 мкм. Вместе с тем обе эти кривые сходны с те­ ми, с какими мы раньше встречались в случае Т Таи

Ь

Fmax

Рпс. 79. Распределение энергии н непрерывном спектре, от 0,35 мк до 3,4 мк, для двух фуоров —

(см. рис. 2), с характерными для большинства звезд типа Т Тельца сильными инфракрасными эксцессами (это отно­ сится и к V 380 Огі). Больше того, у этих звезд обнару­ живается заметный эксцесс также в ультрафиолетовой части спектра: величины U — В, например, равны—0т ,23, + 1т ,00 и + 0т ,58 для V 380 Огі, FU Огі и V 1057 Cyg соответственно.

§ 13. Переходное излучение и звезды типа Т Тельца

Большие инфракрасные эксцессы н, в особенности, очень высокие интегральные светимости звезд типа Т Тельца убедили нас в том, что эти звезды должны быть окружены достаточно плотными облаками из нагретых пылевых частиц. Источник энергии нагрева этих частиц хотя и связан с центральной звездой, но не имеет фотон­ ной природы и, скорее всего, возникает за счет энергии корпускулярного потока — быстрых электронов, поя­ вившихся во внешних областях атмосферы звезды.

В связи с этим представляет интерес рассмотрение задачи о взаимодействии высокоэиергетических заряженных час­ тиц (быстрых электронов) с частицами пыли в облаке, с электродинамической точки зрения. Более конкретно речь идет об оценке возможной роли так называемого п е-

излучения, а также о возможностях его обнаружения. Сущность переходного излучения заключается в сле­

дующем. При переходе равномерно движущейся заряжен­ ной частицы из одной среды в другую, т. е. при пересе­ чении границы раздела между средами с различными диэлектрическими свойствами, происходит деформация или перестройка создаваемого частицей электромагнитного поля, в результате которой часть поля «отрывается» от частицы в виде излучения.

Переходное излучение представляет собой существен­ но новый механизм генерации электромагнитных коле­ баний; оно может возникать при любых скоростях дви­ жения частицы и при любых значениях ее энергии, как релятивистских, так и нерелятивистских.

В нашем случае пересечение границы раздела быст­ рым электроном происходит дважды: в момент перехода электрона из вакуума в пылевую частицу (которая упо­ добляется пластинке конечной толщины) и в момент вы­ хода из нее в вакуум. Поэтому переходное излучение воз­ никает дважды при одном акте прохождения электрона сквозь частицу.

Переходное излучение заряженной частицы было пред­

ную трактовку этого явления. В дальнейшем появляется обширная литература, посвященная различным аспек­ там теории переходного излучения, а также его экспери­ ментальному изучению (см. обзоры в [237—241]. Нами ниже будут использованы, в частности, те результаты теории, которые относятся к полной потере энергии заряженной частицы при ее прохождении через границу раздела двух сред, а также к спектральному распреде­ лению переходного излучения.

Остановимся прежде на наиболее важных свойствах переходного излучения.

Переходное излучение обладает своим спектром, кото­ рый не имеет границы с длинноволновой стороны, а с коротковолновой простирается практически до частоты ѵкр, даваемой соотношением

(10.4)

где со0 есть плазменная круговая частота частицы пыли. Частотная зависимость интенсивности переходного излу­ чения возникшего в результате элементарного акта прохождения крайне релятивистской заряженной час­ тицы сквозь пылинку, имеет форму [241]

т. е. интенсивность излучения падает с увеличением дли­ ны волны крайне медленно, по логарифмическому закону, а зависимость от энергии электрона имеет форму ~ In р.

В области же высоких частот, где ѵ/ѵкр +> 1, излучение сильно подавлено и дается соотношением

Если проинтегрировать выражение (10.5) по всем частотам, то для полной интенсивности переходного из­ лучения, или, что то же самое, для энергетической по­ тери крайне релятивистского электрона при одном акте его прохождения сквозь пылевую частицу будем иметь:

т. е. полная интенсивность переходного излучения про­ порциональна первой степени энергии электрона.

Из (10.9) следует также, что относительная величина потери энергии электрона, равная

иа один акт взаимодействия, ие зависит от энергии самого электрона и есть постоянная величина для пътлипки с заданными диэлектрическими свойствами.

Переходное излучение имеет направленный характер. При нерелятивистских величинах энергии электрона по­ является переходное излучение на границе раздела двух сред, паправлениое как в сторону движения электрона, так и обратно. В случае же релятивистских электронов излучение направлено всегда в сторону движения электро­

на и сосредоточено в пределах угла Ѳ . Поэтому пе­

реходное излучение, вообще говоря, должно быть поля­ ризованным. Однако суммарное по всему объему облака переходное излучение в силу своей изотропности может и не быть поляризованным.

При переходе из одной среды в другую заряженная частица начинает излучать несколько раньше пересече­ ния границы раздела и продолжает излучать еще на не­ котором расстоянии позади этой границы. Поэтому, строго говоря, размер пылевой частицы d должен быть больше (при заданной величине энергии электрона р.) определен­ ной величины, в противном случае процесс генерации переходного излучения будет «расстраиваться». Это тре­ бование можно представить приблизительно в следующем, виде:

и при ра ~ 10 это дает: d >10~5 см. Это условие удовлет­ воряется для частиц межзвездной пыли.

Для получения некоторой общей оценки переходного излучения у звезд типа Т Тельца вычислим сначала сум­ марное переходное излучение по всему объему пылевого облака вокруг звезды при прохождении сквозь облако быстрых электронов.

в виде переходного излучения во всех частотах в единице объема облака и за 1 с (объемный коэффициент излучения),

где AI дается (10.9), а d2vnd^ d 2cnd есть число актов про­ хождения за 1 с быстрого электрона сквозь частицы пыли сферической формы, с диаметром d и концентрацией па, а пе есть концентрация быстрых электронов.

Если обозначить через V объем пылевого облака, то

где N d — ndV есть полное число пылевых частиц в облаке.

Подставляя отсюда значение множителя d2N d в (10.13), найдем

1 eff

Заметим, что это соотношение свободно от эффекта самопоглощения излучения в самом облаке. В нем от­ сутствуют сразу две не известные величины — размер частиц d и их концентрация nd. Что касается к — «отно­ сительной светимости», то эта величина может быть взята прямо из наблюдений [127]; для некоторых звезд она равна: