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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 104

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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 *