Файл: Иноземцев, Г. Г. Незатылованные шлицевые червячные фрезы-1.pdf

Подробное обсуждение этих гипотез можно найти в монографиях [54, 66] и обзоре [66а].

Лишь некоторые из перечисленных выше гипотез выдержали испытание временем. Ныне в литературе серьезно обсуждаются следующие три концепции об источнике энергии в ядрах галактик и квазаров: А) компактное звездное скопление, в котором проис­ ходят столкновения звезд с образованием более массивных; Б) сверхмассивное коллапсировавшее тело («черная дыра»), на ко­ торое происходит аккреция окружающего газа; В) сверхмассив­ ное вращающееся магнитоплазменное тело («магнитоид»). Рассмот­

и квазаров настолько высока, что имеют место неупругие столкно­ вения звезд, в результате которых (непосредственно или через промежуточные образования) выделяется большая энергия. Эта гипотеза [68, 69], по-видимому, вследствие своей (кажущейся) естественности получила большое распространение.

ческой энергии на каждое столкновение. В другом варианте этой гипотезы [70] столкновение двух звезд приводит к образованию более массивной звезды. На некотором этапе роста звезда взрыва­ ется, подобно сверхновой I I типа, и освобождается ядерная энергия примерно с той же эффективностью*.

Чтобы столкновения звезд стали существенны как резервуар требуемой мощности, необходима очень высокая плотность звезд — до 1011 пс~3 [691. Параметры звездного скопления, эволюция кото­

вующие оценки астрономов, все еще слишком низка, чтобы сделать столкновения существенным источником энергии.

30

Принципиальную возможность решения вопроса о природе ис" точника энергии в квазарах и ядрах галактик предоставляет ста" тистический анализ их переменного излучения, аналогично тому как анализ пульсирующего радиоизлучения пульсаров позволяет заключить, что источник переменности — вращающаяся нейтрон­ ная звезда. Соответствующий анализ [73] проведен на примере ква­ зара ЗС 273, для которого имеющиеся данные об оптической пере­ менности на протяжении 80 лет позволяют решать, какая из простей­ ших интерпретаций переменности правильна — модель конгломерата независимых случайно вспыхивающих источников (например, вспышки массивных звезд при их столкновениях в компактном звездном скоплении) или же модель единого источника. Статисти­ ческий анализ данных позволяет отвергнуть гипотезу об оптической переменности ЗС 273 как результате суперпозиции большого чис­ ла независимых случайных импульсов. Математически задача сво­ дится к отвержению гипотезы о гауссовом распределении и не­ зависимости стационарного сигнала х (f). Использованный метод отвержения названной гипотезы состоит в том, что по имеющейся записи блеска квазара вычисляется выборочное значение коэф­ фициента изменчивости огибающей и оценивается, насколько мала вероятность того, что отклонение полученного значения от его

Гипотезу о вспышках отдельных звезд как причине мощного излучения и переменности квазара в принципе можно сохранить, предположив сильную связь между отдельными вспышками, ска-

31

жем путем инициирования взрыва одной сверхновой взрывом другой. Однако оценка (в простых допущениях) интервала связан­ ности в наблюдаемой кривой блеска показала [73], что и гипотеза о связанности взрывов отдельных сверхновых противоречит наблю­ даемому характеру переменности.

Обсуждение гипотезы о компактном звездном скоплении в энер­ гетическом и космогоническом аспектах вскрывает дополнительные принципиальные затруднения. Эти результаты показывают, что

уже у нескольких квазаров [74—77], сейфертовской и vV-галактик [78, 78а], свидетельствует о справедливости этого вывода, во вся­

привлекательность связана с тем, что выделение гравитационной энергии при сжатии в принципе ограничено лишь величиной порядка Мс2 = 2-10м (M/MQ) эрг, т. е. сколь угодно большой для доста­ точно больших масс, в которых условия для протекания ядерных реакций уже не достигаются [66]*. Основная проблема заключается в отыскании механизма выхода огромной потенциальной энергии. Большая трудность состоит также в том, что коллапс как таковой протекает за время порядка 10~5 (М/М©) сек, что резко противоре­ чит наблюдаемой квазистационарной картине.

Длительное выделение гравитационной энергии при коллапсе можно связать с падением окружающего вещества (аккрецией) на коллапсирующее тело [29]. Конкретная астрофизическая модель предложена в работе [80], а ее развитие с учетом вращения — в ра­ боте [81]. Коллапсировавшее тело, называемое обычно «черной дырой», сохраняет при коллапсе лишь барионный заряд, угловой момент вращения и электрический заряд, причем две последние величины при заданной массе не могут превышать некоторых

втабл. 6.

*Столь же высокий к. п. д. — порядка единицы в принципе может дать аннигиляция вещества и антивещества, но наличие последнего в космосе в нужном количестве весьма сомнительно, не говоря уже о больших трудно­ стях этой гипотезы в применении к ядрам галактик и квазаров [54, 79].

32

«черных дыр», приложимость их к объяснению наблюдаемых в ква­

о возможности превращения кинетической энергии аккрецируемого вещества в наблюдаемые формы. Между тем нетрудно показать [84], что наблюдаемое в квазарах и сейфертовских галактиках дви­ жение вещества наружу вообще препятствует аккреции; последняя возможна лишь на «пассивной» фазе эволюции квазара или ядра галактики (см. ниже). В концепции «черной дыры» не удается объяс­ нить и рекуррентный характер активности. Например, анализ структуры 82 внегалактических радиоисточников [85] показывает, что по крайней мере пять объектов содержат каждый по четыре компоненты, лежащие на одной оси, причем у четырех из пяти объектов обнаруживается галактика, лежащая приблизительно посередине. Это сильный аргумент в пользу того, что радиоком­ поненты появляются парами, а сами взрывы периодически по­ вторяются.

В. Г И П О Т Е З А М А Г Н И Т О И Д А

В последнее время все большее внимание уделяется гипотезе, согласно которой центральная область квазара — его ядро, где выделяется основная мощность излучения, — представляет магнитоид [86] — сверхмассивное плазменное тело с большими внутрен­ ними движениями и магнитными полями. Анализу этой возможности посвящены многие работы [87—91]. К такому направлению иссле­ дований приводит совокупность данных наблюдений, в первую оче­ редь анализ их оптической переменности, обнаруживающий, как указывалось выше, квазипериодический (точнее, циклический) ком­ понент переменности. Независимый путь, основанный на анализе радиовспышек квазаров [92], привел к тому же выводу.

В настоящее время центр тяжести вопроса о природе ядер ква­ заров смещается в сторону конкретного анализа строения, физи­ ческих процессов и эволюции сверхмассивных магнитных звезд с вращением и внутренними движениями.

Перечислим наиболее существенные свойства квазаров, опреде­ ляющие требования к моделям таких сверхмассивных звезд.

1. Важнейшее свойство квазаров — исключительно мощное из­ лучение в континууме (до 10"—1048 эрг/сек), которое, как правило, наблюдается переменным во времени. Совокупность данных позво­ ляет считать, что фундаментальные свойства мощного энерговыде­ ления и его переменности не независимы и должны получить уни­ фицированное объяснение.

2.Оптическая переменность квазаров не является ни чисто пе­ риодической, ни чисто случайной.

3.Малое характерное время переменности, а также теорети­ ческие аргументы, основанные на интерпретации основной части излучения как синхротронного, свидетельствуют о том, что размер

лет. Малость векового хода оптической светимости означает, что ядра квазаров находятся в квазистационарном равновесии. Энер­ говыделение за 3-Ю5 лет при средней светимости 1047 эрг/сек. составит 1060 эрг. При трансформации массы покоя в наблюдаемые формы с эффективностью Ю - 2 — Ю - 3 масса ядра квазара должна составить 108 —109 М®.

Находящийся в тепловом равновесии плазменный шар такой массы, лишенный внутренних движений и магнитного поля, высве­ чивает свою тепловую энергию всего за несколько лет, после чего, подверженный фактически одной лишь силе тяготения, переходит в состояние коллапса [66].

Ситуация радикально меняется при учете стабилизирующего влияния вращения (а с учетом магнитного поля — более общего, вообще говоря, вращательноподобного движения плазмы) магнитоида. Действительно, в ньютоновском приближении энергия равно­ весной политропной звезды равна

34