ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 104
Скачиваний: 1
320 ГЛ. ХШ РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ ВСПЫХИВАЮЩИХ ЗВЕЗД
роли самопоглощешш, вследствие чего замедляется рост радиоизлучения. После кратковременного пребывания на максимуме оптической вспышки, когдаІѴ,,~ ІО20—ІО21 см“2, начинается спад N c до значений ІО17 см'2. Спад N e, одиако, некоторое время сопровождается ростом потока ра диоизлучения, поскольку при этом ослабляется самопоглощеине. Поэтому в самом общем случае момент на ступления максимума радиовспышки может несколько запоздать по отношению к моменту наступления оптиче ской вспышки. Этот вывод также подтверждается наблю дениями.
Тот факт, что N e для оптической вспышки на несколь
ко порядков |
больше, |
чем для |
радиовспышки, |
|
и вместе |
|||
|
|
|
с этим в момент максимума |
|||||
ибласт ь возбуж дения |
|
оптической |
вспышки |
ра |
||||
опт ической вспыш ки |
|
|||||||
|
диоизлучение не |
исчезает |
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
(иногда |
даже |
может |
на |
||
|
|
|
блюдаться |
кратковремен |
||||
|
|
|
ный спад), свидетельствует |
|||||
|
|
|
о том, |
что |
область гене |
|||
|
|
|
рации оптической вспыш |
|||||
|
|
|
ки находится ближе к звез |
|||||
радиовспыш ки |
//↔/ Гс |
|
де, чем область |
генерации |
||||
|
радиовспышки. |
|
Взаимное |
|||||
|
|
|
|
|||||
Рис. 93. Расположение |
областей |
положение |
этих |
двух |
об |
|||
иозбуждеішя оптической вспышки |
ластей |
схематически |
ука |
|||||
и радиовспышки вокруг |
звезды. |
зано на рис. 93. Граница |
||||||
|
|
|
раздела между обеими об |
ластями (пунктирная линия на рисунке) может переме щаться взад и вперед во время вспышки.
Дальше области, где Н ~ 10 Гс, в самых впешиих частях атмосферы звезды быстрые электроны с энергией 10е эВ конечно присутствуют, однако генерация радио волн в метровом диапазоне здесь не может происходить в силу того, что Я < 1 Гс. Эти внешние части могут вы звать только поглощение радиоволн, идущих из области, где Н ~ 10 Гс. Поэтому можно ожидать существования некоторой реальной дисперсии в величине спектрального индекса радиоизлучения. Поскольку мы имеем дело с ре лятивистскими электронами, не исключена возможность возникновения кратковременных флуктуаций в их кон центрации до значений 108 см“3; в этих случаях может
§ 5. ВКЛАД В РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ ГАЛАКТИКИ |
321 |
происходить кратковременное замирание |
радиоволн |
(фейд-аут), что, кстати, иногда наблюдается (например, во время уже упоминавшейся вспышки V 371 Огі).
Попытка объяснения генерации радиоизлучения у вспыхивающих звезд моноэнергетическими электронами с умеренной энергией (3-106эВ) сделана также В. В. Железняковым [185]; при этом привлекается механизм коге рентного синхротронного излучения. Этот механизм тре бует, чтобы в плазме с /г(!~ 2 -1 0 6 см-3, находящейся в магнитном поле с напряженностью в несколько гаусс, появились быстрые электроны с концентрацией ~104 см-3 при характерном размере среды ~10n см. Эти результаты не противоречат тому, что было приведено выше.
§ 5. Вклад вспыхивающих звезд в радиоизлучение Галактики
Ввиду того, что полное количество вспыхивающих звезд в Галактике должно быть довольно большим, возни кает вопрос о возможной их роли в общем галактическом радиоизлучении. Очевидно, что для решения этого вопро са необходимо вычислить ожидаемую яркостную темпера туру радиоизлучения, вызванного интегральным эффек том радиоизлучения системы вспыхивающих звезд, и сравнить ее с наблюдаемой яркостной температурой галак тического фона на данной частоте. В такой постановке задача была рассмотрена впервые Ловеллом [228].
Обозначим через Е средний поток радиоизлучения на данной частоте, который доходит до нас от данной вспыхи вающей звезды, находящейся на расстоянии г0. Пусть далее Ф (М) будет функцией светимости, т. е. количество
всех звезд в одном кубическом парсеке, абсолютные све- 1
тимости которых заключены в интервале М ± у • Если,
наконец, обозначить через б долю вспыхивающих звезд, то будем иметь для суммарного потока радиоизлучения S, поступающего от всех вспыхивающих звезд, находящихся внутри телесного угла Q и до расстояния R:
R |
|
S = QöxSrSj 2 [ф W 1 |
(13.11) |
О |
|
11 Г. А. Г у р за д я н
322 |
ГЛ. ХШ. РАДИОИЗЛУЧЕНИЕ ВСПЫХИВАЮЩИХ ЗВЕЗД |
|
где X есть фактор, учитывающий относительную продол жительность отдельных радиовспышек.
Яркостная температура Ts связана с суммарным радиопотоком на длине волны X следующим образом:
|
|
|
|
= |
|
|
|
(13.12) |
|
где |
к — постоянная] |
Больцмана. |
Из (13.12) |
и (13.11) |
|||||
найдем |
|
|
|
к |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
Ts = ^ 8 XErl^ |
^[0 (M )] d r . |
(13.13) |
|||||
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
Для |
типичной |
вспыхивающей |
звезды — UV Cel — |
|||||
имеем г0 = 2,6 парсек, |
Е ~ |
6-10"26 |
Вт/м2-Гц на частоте |
||||||
240 |
МГц, |
X ^ 1/30 (по |
одной радиовспышке |
продолжи |
|||||
тельностью 10 минут за 5 часов), б ÄS 1, Ф (AI) |
0,18 пар |
||||||||
сек-3. С помощью этих данных найдем из (13.13): |
|||||||||
|
|
Л , |
килопарсек |
1 |
20 |
100 |
|
||
|
|
2%, |
К |
|
|
0,13 |
2,0 |
13,0 |
|
На радиоизофотах Галактики, построенных для часто ты 240 МГц [229], минимальное значение Ts в любом на правлении порядка 50 К. Из этой величины яркостной температуры 14 К приходится внегалактическим дискрет ным радиопсточникам и 3 К — внегалактическому фону. Тогда чистому галактическому радиофоиу останется33 К. Сравнивая эти данные с полученными выше, мы приходим к выводу, что роль вспыхивающих звезд в общем галак тическом радиоизлучении как будто незначительна. Одна ко такой вывод, по-видимому, нельзя считать достаточно надежным, если учесть оценочный характер проведенных вычислений. Возможно, для окончательных заключений потребуется проведение более детального анализа.
§ 6. Рентгеновское излучение вспыхивающих звезд
Есть основания полагать, что в определенных случаях вспыхивающие звезды должны быть источниками космиче ского рентгеновского излучения. Факт появления при не которых вспышках эмиссионной линии 4686 Â дважды ионизованного гелия свидетельствует о том, что в момент
§ 6. РЕНТГЕНОВСКОЕ |
ИЗЛУЧЕНИЕ |
323 |
вспышки в атмосфере звезды имеется |
или ионизующее |
|
излучение (короче |
228 Â) достаточной |
мощности, если |
ионизация вызвана фотонами, или же эквивалентные по энергии частицы (электроны), если ионизация вызвана неупругими ударами. В обоих случаях трудно допустить, чтобы энергетический спектр ионизующего агента обры вался сразу же вблизи границы 228 Ä; скорее всего, оп может простираться до области мягкого рентгена — ко роче 100 Â.
Еще в 1966 г. была сделана первая попытка оценить ве личину ожидаемого потока этого излучения в рамках ги потезы быстрых электронов [186]. Позднее с аналогичной попыткой вступает Грппдлей [187]; исходя из предположе ния, что радиоизлучение вспыхивающих звезд имеет магнитотормозное происхождение, он оценивает величину энергии электронов (~ 400 кэВ), их вероятную концентра цию (1010 < пе < ІО16 см-3), а также напряженность маг нитного поля (— 100 Гс), при которых могут быть объяс нены наблюдаемые во время вспышек потоки радиоизлу чения. Затем с помощью этих данных вычисляется ожидае мый поток рентгеновского излучения, возникающего в результате теплового тормозного излучения нерелятивистских электронов; для UV Get этот поток составил 2—3 фотона/см2-с на Земле. Следует, однако, заметить, чіо Гриндлей не учитывал влияния самопоглощения ра диоизлучения, о котором было упомянуто выше, вслед ствие чего найденная им величина ожидаемого потока рентгеновского излучения оказывается явно заниженной.
Основные положения гипотезы быстрых электронов, как мы видели, находятся в хорошем согласии с наблюде ниями; это относится, в частности, и к радиоизлучению. В связи с этим возникает вопрос о проведении возможно полного анализа поведения быстрых электронов в области рентгеновских частот. Более конкретно, речь идет о возмо жности генерации рентгеновского излучения в результате
н е т е п л о в о г о |
т о р м о з н о г о и з л у ч е н и я |
быстрых электронов [188]. |
|
Примем в дальнейшем, что среда, где генерируется рент |
|
геновское излучение, |
состоит из быстрых электронов, |
а также протонов. Тогда число фотонов, испускаемых в ин тервале безразмерной энергии фотонов от со до со -]- d<a (см. § 1 гл. VIII) в единицу времени и в единице объема
1 1 *