Иосиф Шкловский - Звезды: их рождение, жизнь и смерть

• Название: Звезды: их рождение, жизнь и смерть
• Автор: Иосиф Шкловский
• Издательство: Наука, Главная редакция физико-математической литературы
• Жанр: Физика

Книга посвящена центральной проблеме астрономии — физике звезд. Заключительный этап звездной эволюции представляет особенно большой интерес, так как он имеет прямое отношение к таким интереснейшим объектам современной астрономии, как пульсары, рентгеновские звезды и черные дыры. Проблемы, связанные с этими объектами, пока далеки от решения. Поэтому автор стремился осветить фактическое состояние вопроса, давая лишь общее представление о существующих: теориях и гипотезах. В книге рассматривается также проблема образования звезд.

Книга рассчитана на широкий круг лиц со средним образованием. Специальный интерес она представляет для студентов, лекторов, преподавателей, специалистов в области смежных наук.

---

3

3 Зависимость была установлена для цефеид, находящихся в Магеллановых Облаках — ближайших к нам галактиках. Так как расстояния до всех обнаруженных там цефеид практически одинаковы, то их видимые величины непосредственно определяют светимости, поскольку расстояние до Магеллановых Облаков известно.

4

Из этого правила есть одно важное исключение: если энергетические уровни атома или молекулы очень близки к «основному», а радиационные переходы между ними являются «запрещенными», то «населенность» «возбужденных» уровней может быть сравнима с населенностью основного.

5

А не 4, как может показаться, потому что на поверхности звезды поток излучения направлен только наружу, т. е. даже там условие термодинамического равновесия не выполняется.

6

У этого правила есть важные исключения, о которых речь будет идти ниже.

7

Примерно такая же температура была получена на спутнике «Коперник» из анализа ультрафиолетовых линий поглощения.

8

В окрестностях Земли наблюдаются первичные космические лучи с энергией, превышающей миллиард электронвольт. Но это не значит, что в межзвездном пространстве нет космических лучей с энергией, меньшей, чек миллиард электронвольт. Просто сравнительно мягкие космические лучи «не доходят» до Земли. Они не могут попасть в Солнечную систему, так как «выталкиваются» из нее намагниченными облаками очень разреженной плазмы, выбрасываемыми из Солнца («солнечный ветер»).

9

При этом предполагается, что в процессе дальнейшей эволюции вещества во Вселенной дейтерий в недрах звезд не образовывался, что далеко не очевидно (см. § 8).

10

7 Забавно, что высоковозбужденные атомы имеют размеры 10-2 см, т.е. в десятки тысяч раз больше, чем нормальные атомы, так как диаметр боровской орбиты пропорционален n2

11

В последнее время все большее распространение получают термины «темные» и «черные» облака. «Черные» облака более плотны и в них величина поглощения света A > 5 (т. е. интенсивность оптического излучения, проходящего облако, ослабевает больше чем в 100 раз).

12

Более подробно см, книгу автора «Вселенная, жизнь, разум», глава 10, «Наука», 1980.

13

Только в конце 1973 г. была обнаружена очень слабая радиолиния молекулы СН, длина волны которой 9,45 см, что довольно близко к вычисленному мною 30 лет назад значению.

14

Из анализа линий поглощения СО в области галактического центра выяснилось, что по крайней мере 90% присутствующего там межзвездного газа находится в молекулярном состоянии. Кроме того, весьма большое количество молекулярных облаков концентрируется внутри самого мощного внутреннего рукава Галактики, удаленного от ее центра на расстояние около 4 кпс.

15

Единица спектральной плотности потока равна 10-26 Вт/м2 Гц.

16

Точнее, разница в давлении газа на разной глубине внутри звезды.

17

Заметим, однако, что при фокусировке мощного лазерного луча на мишень (которая, конечно, при этом мгновенно испарится) в течение 10-9 секунды может возникнуть давление отдачи на нее (обусловленное испаряющимися атомами), достигающее 1012 атмосфер!

18

Именно по этой причине поток реликтового излучения Вселенной (как это ни парадоксально) почти равен нулю. «Почти» потому, что могут быть незначительные отклонения от строгой изотропии.

19

Так как излучение выходит наружу из слоев звездной атмосферы с несколько разной глубиной, температуры которых немного отличаются, Te имеет смысл «эффективной температуры».

20

Коэффициент поглощения вещества определяется следующим образом. Пусть мы имеем некоторый слой вещества с очень малой толщиной l и плотностью . После прохождения этого слоя интенсивность излучения уменьшится на величину Il. При этом предполагается, что сам слой не излучает.

21

Существует еще специфический механизм поглощения излучения полностью ионизованным газом («свободно-свободные переходы»), но у звезд, сходных с Солнцем, этот механизм несуществен.

22

Заметим, что при такой ситуации водород «выгорает» только внутри конвективной зоны, между тем как наружные слои звезды, где сосредоточена основная часть ее массы, не перемешиваются с конвективным ядром.

23

В отдельных редких случаях при катастрофических процессах, являющихся причиной взрыва звезд, реакции с нейтронами, по-видимому, могут иметь существенное значение.

24

Символ [ ] здесь означает концентрацию данного сорта частиц

25

В последние годы В. А. Любимов и его коллеги экспериментально нашли, что масса покоя нейтрино конечна и близка к 20 эВ. Этот результат (значение которого трудно было бы переоценить, особенно для космологии) нуждается в независимом подтверждении.

26

Любопытно отметить, что предыдущее межледниковое время, бывшее на Земле около 100 000 лет назад, закончилось очень быстро, по геологическим масштабам даже внезапно. За какую-нибудь сотню лет теплолюбивые виды животных покинули воды Гренландии и Ньюфаундленда. Имеются некоторые основания полагать, что наше межледниковое время подходит к концу, по-видимому, столь же быстро.

27

На это обстоятельство впервые указал советский физик-теоретик Я. И. Френкель в 1928 г. За два года до этого английский физик Р. Фаулер впервые применил теорию вырожденного газа для объяснения природы белых карликов. Полная теория белых карликов была развита Чандрасекаром.

28

Учет «нейтронизации» вещества при большой плотности (см. § 22) снижает этот предел до 1,2M.

29

Из-за наличия сильного магнитного поля излучение белых карликов должно быть слегка поляризовано по кругу. Изучая зависимость этой поляризации от времени, можно, в принципе, определить периоды вращения белых карликов. В тех немногих случаях, для которых эти очень деликатные наблюдения были выполнены, периоды осевого вращения оказались довольно значительными, порядка суток. Этот результат должен иметь существенное значение для проблемы звездной эволюции.

30

Некоторая часть красных гигантов у молодых звездных скоплений может быть протозвездами, находящимися в стадии сжатия и движущимися к главной последовательности. Однако, в принципе, их можно отличить от «настоящих» красных гигантов, являющихся более или менее «старыми» звездами (см. § 5).

31

Мысль о том, что красные гиганты образуются из звезд главной последовательности после выгорания ядерного горючего в недрах последних, впервые была высказана Э. Эпиком еще в 1938 г.

32

Следует, однако, иметь в виду, что содержание тяжелых элементов у разных шаровых скоплений меняется в довольно широких пределах. Более того, даже у одного скопления разные звезды иногда имеют разные Z. Действительность всегда богаче любой схемы.

33

Планетарные туманности в этих ближайших к нам галактиках удалены от нас на практически одинаковое расстояние, поэтому их светимости сравнительно легко определяются из видимых звездных величин.

34

Тщательные поляриметрические наблюдения доказали, что бывшая новая, вспыхнувшая в созвездии Геркулеса в 1934 г., вращается вокруг оси с периодом 142 секунды, причем скорость вращения постепенно растет. Такое быстрое вращение легко объясняется потоком газа от второй компоненты (красного карлика), приносящего большой вращательный момент.

35

Исключение могут составлять только самые центральные области таких галактик.

36

Исключение составляют позитроны.

37

Поэтому в формулах для синхротронного излучения, приведенных на стр. 460, вместо H надо поставить H — составляющую поля, перпендикулярную к скорости релятивистского электрона. Обычно H близко к H, и эта поправка принципиального значения не имеет.