Курс теоретической астрофизики

По-видимому, пульсар в Крабовидной туманности является её «центром активности». Такой взгляд подтверждается наблюдаемым движением вещества от центра туманности к периферии. Можно думать, что пульсар поставляет в туманность релятивистские электроны, которые необходимы для её свечения в непрерывном спектре.

Поскольку считается, что пульсар в Крабовидной туманности возник при вспышке сверхновой 1054 г., то были сделаны попытки найти пульсары в других туманностях, появившихся при вспышках сверхновых. В некоторых случаях такие попытки привели к успеху. Однако в иных случаях пульсары обнаружить не удалось, хотя центры активности и наблюдаются.

Для понимания природы пульсаров важное значение имеет вывод о том, что размеры этих объектов должны быть очень малыми. Это следует из наблюдаемой кратковременности импульсов излучения, идущего от пульсаров. Если Δ𝑡 — продолжительность импульса и 𝑐 — скорость света, то линейный размер излучающей области должен удовлетворять неравенству 𝑅≲𝑐Δ𝑡 (так как излучение от более удалённой части области запаздывает по сравнению с излучением от ближайшей части на время 𝑅/𝑐). Принимая Δ𝑡≈0,01 с, получаем, что размер излучающей области не превосходит 1000 км. Такой же вывод может быть сделан и на основании малости периодов пульсаров. В качестве механизма, вызывающего пульсацию блеска, можно рассматривать колебания тела или его вращение. В обоих случаях при массе тела, близкой к массе Солнца, и при периоде около 0,1 с для радиуса тела получаются значения порядка 100 км.

Заключение о чрезвычайно малых размерах пульсаров привело к гипотезе о том, что они являются нейтронными звёздами. Возможность существования таких звёзд была предсказана Л. Д. Ландау ещё в 1932 г. Эти звёзды, в которых давление вырожденного нуклонного газа уравновешивает силу тяготения, должны иметь радиусы порядка 10 км.

Разумеется, модель пульсара в виде нейтронной звезды с тепловым излучением не может объяснить наблюдаемых характеристик пульсаров. В настоящее время наиболее приемлемой считается модель пульсара, предложенная Голдом. Пульсар представляет собой быстро вращающуюся нейтронную звезду с сильным магнитным полем, причём магнитная ось образует некоторый угол с осью вращения. Поскольку период пульсара принимается равным периоду вращения звезды, то скорость вращения на её экваторе должна быть порядка 10⁸ см/с. Звезда может выдержать такое вращение не разрываясь. Вероятная напряжённость магнитного поля на поверхности звезды достигает значений порядка 10¹² эрстед.

Столь сильное магнитное поле жёстко связывает звезду с окружающей её плазмой, которая вращается вместе с звездой. Это совместное вращение прекращается на границе, где скорость вращения становится порядка скорости света. При пересечении плазмой этой границы возникает магнитно-тормозное излучение, направленное по касательной к границе. Чтобы объяснить импульсный характер излучения, надо допустить неустойчивость плазмы в определённом месте. Когда эта плазма пересекает упомянутую границу, то светится некоторая небольшая область. Вследствие вращения этой области и направленности излучения мы имеем подобие маяка.

Согласно описанной модели, свечение пульсара происходит за счёт энергии вращения. Следовательно, с течением времени скорость вращения звезды должна убывать. Зная энергию, излучаемую пульсаром, а также массу и скорость вращения звезды, можно легко определить увеличение периода за единицу времени. Вычисленные значения этой величины находятся в согласии с наблюдательными данными, указанными выше. Для объяснения внезапных изменений периода было высказано предположение, что они вызываются перестройкой твёрдой коры нейтронной звезды.

Результаты исследования пульсаров подробно изложены в книгах [14], [15], [16] и др.

ЛИТЕРАТУРА К ГЛАВЕ VI

Соболев В. В. Движущиеся оболочки звёзд. — Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1947.

Горбацкий В. Г.,Минин И. Н. Нестационарные звёзды. — М.: Физ-матгиз, 1963.

Воронцов-Вельяминов Б. А. Газовые туманности и новые звёзды. —М.: Изд-во АН СССР, 1948.

Амбарцумян В. А. Научные труды, т. II. — Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1960.

Вспыхивающие звёзды. — Ереван.: Изд-во АН АрмССР, 1977.

Мирзоян Л. В. Нестационарность и эволюция звёзд. — Ереван.: Изд-во АН АрмССР, 1981.

Гурзадян Г. А. Вспыхивающие звёзды.— М.: Наука, 1973.

Гершберг Р. Е. Вспыхивающие звёзды малых масс. — М.: Наука, 1978.

Звёзды, туманности, галактики. — Ереван: Изд-во АН АрмССР, 1969.

Kraft R. P. Cataklysmic variables as binary Stars, 1963 (русск. перевод. Крафт Р. Взрывные переменные как двойные звёзды. — М.: Мир, 1965).

Горбацкий В. Г. Новоподобные и новые звёзды. — М.: Наука, 1974.

Шкловский И. С. Сверхновые звёзды. — М.: Наука, 1966.

Гинзбург В. Л., Сыроватский С. И. Происхождение космических лучей. — М.: Изд-во АН СССР, 1963.

Каплан С. А., Цытович В. Н. Плазменная астрофизика. — М.: Наука, 1972.

Дайсон Ф., Тер-Хаар Д. Нейтронные звёзды и пульсары. — М.: Мир, 1973.