Сергей Семиков - Баллистическая теория Ритца и картина мироздания

Читать онлайн «Баллистическая теория Ритца и картина мироздания». Страница 76

Автор Сергей Семиков

Тот же эффект переводит оптическое излучение пульсара в радиодиапазон. И действительно, известно множество пульсаров, входящих в тесные двойные системы, скажем пульсар PSR 1913+16, в котором компоненты, разнесённые на расстояние порядка радиуса Солнца, обращаются с периодом в 8 часов [26]. Примеры таких пульсаров можно найти в книге Липунова [76]. Обнаружены и двойные радиопульсары, скажем PSR J0737-3039A, где пульсарами оказались оба компонента, обращающиеся вокруг центра масс за 2,4 часа и мигающие, один — с периодом в 2,8 с, а другой — с периодом 0,02 с ("Природа" 2005, № 2). Эта реально открытая двойственность пульсаров и других переменных звёзд — один из триумфов баллистической теории, предсказавшей такой механизм колебаний их яркости ещё век назад.

Связь колебаний радиояркости пульсара — с его двойственностью, вращением, вызывающим вспышки звёзд (§ 2.12, § 2.18), подтверждается синхронным колебанием яркости пульсаров в оптическом, радио-, рентгеновском и гамма-диапазоне. Примером служит знаменитый пульсар PSR 0531+21 в Крабовидной туманности, 30 раз в секунду меняющий не только радиояркость, но также визуальную яркость, рентгеновское и гамма-излучение [75, с. 154]. Для объяснения этого в рамках кванторелятивистской теории пульсаров приходилось выдумывать сложные механизмы, поскольку в разных диапазонах излучение генерируется по-разному. А в БТР и объяснять ничего не нужно: эффект Ритца одинаково генерирует и синхронно меняет яркость источника во всех диапазонах излучений. При этом, в оптическом и радиодиапазоне у части пульсаров обнаружился, кроме первичного, вторичный максимум излучения [75], так же как горбик у цефеид, вызванный, вероятно, синхронными колебаниями блеска второго, более слабого компонента двойной звезды в противофазе с миганиями главного (§ 2.12).

Колебания блеска пульсаров в оптике и рентгене заметно плавней, чем в радиодиапазоне. Вероятно, это вызвано тем, что в радиолучах эффект Ритца проявляется гораздо сильней, чем в оптических, а, потому, ведёт к лучшей концентрации света. Ведь, как выяснили ранее (§ 1.13), за счёт взаимодействия с межзвёздной средой, свет от переизлучения постепенно утрачивает скорость источника, и эффективное расстояние L в формуле Ритца снижается. Поэтому, в оптическом диапазоне колебания яркости у пульсара менее выраженные и более плавные, подобно всплескам интенсивности у клистрона, отвечающим малым расстояниям (Рис. 73). Поглощение света средой может приводить и к сдвигу всплесков оптического и рентгеновского излучения по фазе, как у пульсара PSR 0833-45 [151, с. 524], а, также, — к сильному снижению яркости, отчего большинство пульсаров регистрируют лишь в радиодиапазоне. Радиоизлучение гораздо меньше взаимодействует с межзвёздной средой и, потому, во-первых, меньше поглощается, а во-вторых, длительно сохраняет скорость, полученную при запуске. А, потому, эффект Ритца приводит в радиодиапазоне к гораздо более острой временной фокусировке радиоизлучения, в виде очень высоких и коротких пиков. В формуле T'= T(1—La/c2) приведённое, с учётом переизлучения межзвёздной средой, эффективное расстояние L (на котором идёт преобразование излучения по эффекту Ритца) в радиодиапазоне получается гораздо больше, чем в оптическом.

Именно поэтому, пульсар мигает иначе, чем цефеида: он меняет радиояркость не плавно, но даёт отрывистые и мощные импульсы радиоизлучения. Столь яркие и короткие вспышки, вероятно, вызваны тем, что при движении пульсара его ускорение a в некоторые моменты бывает в точности равным с2/L, и пропорциональная T/T' яркость оказывается бесконечна. Это возможно в случае, если кривая лучевых скоростей пульсара настолько перекошена, что её петли заходят друг за друга. При этом возникает несколько изображений пульсара: в силу неоднозначности вертикальная линия (временной срез) пересечёт кривую несколько раз (§ 2.14). А в моменты, когда эта линия, смещаясь, касается кривой, обеспечивая равенство a=с2/L (Рис. 91), яркость звезды по эффекту Ритца становится бесконечной. Но и длится момент касания предельно мало T΄=T(1-La/c2)=0. Так рождаются резкие вспышки пульсара, аналогичные периодичным вспышкам импульсного лазера, также преобразующего небольшую среднюю мощность накачки от непрерывно работающего источника света в краткие, но зато очень мощные импульсы лазерного излучения, за счёт аккумулирования энергии в малом временнóм интервале. Интересно, что и типичные формы импульсов, даваемых пульсарами, очень напоминают те, что должны получаться в двойных системах за счёт временнóй фокусировки света, а также типичные формы электронных импульсов в клистронах (Рис. 73). Именно такие острые двойные и одиночные пики импульсов наблюдаются и в пульсарах [80; 151, с. 523].

Рис. 91. Касание в момент t1 создаёт радиоимпульс пульсара. В момент t2 пульсар даёт 7 изображений (k=7).

Поражает в пульсарах и частота их импульсов, следующих друг за другом через доли секунды. Любое космическое тело, крутимое с такой частотой, разорвут центробежные силы. Но для БТР огромная частота и малый период — не проблема. Ведь реальный период обращения звезды P может составлять обычную для мигающих звёзд величину в несколько суток, которые для отдалённого наблюдателя вполне могут сжаться в доли секунды (период P΄, с которым и меняется видимая радиояркость звезды) от сильного эффекта Ритца P΄=P(1-La/c2), вызванного притяжением другой звезды. С помощью БТР удаётся легко объяснить и то, почему периоды пульсаров плавно нарастают, хотя иногда происходят и резкие их изменения. Как в случае цефеид, это может быть вызвано приливными силами и столкновениями, меняющими период обращения (§ 2.12). Интересно, что наряду с обычными обнаружены и рентгеновские пульсары, посылающие к нам из глубин космоса проблески уже не радио-, а X-излучения. У них период с течением времени обычно не растёт, а падает [76]. Вызвано это может быть тем, что их двойные системы гораздо тесней, чем в пульсарах. Поэтому, там преобладает не приливное трение, а релятивистские эффекты (предсказываемые не только ОТО [26], но и БТР § 2.3), постепенно уменьшающие радиус и период обращения, мигания звезды.

Впрочем, плавное изменение периода миганий пульсара может быть и мнимым, если оно вызвано постепенным изменением ускорения a системы пульсара и эффектом Ритца: для радиопульсаров, у которых период миганий P΄=P(1-La/c2) плавно нарастает от дрейфа ускорения a, прежде он мог равняться нулю, за счёт точного равенства a=с2/L. Но тогда сжатие периодов до нуля должно бы было привести к гигантскому росту яркости звезды, как в случае сверхновых (§ 2.18). И, действительно, пульсар в Крабовидной туманности наблюдается на месте сверхновой, вспыхнувшей там тысячелетие назад, и примерно такой же срок нужен пульсару, дабы увеличить период от нуля до нынешних 0,03 секунд [151]. С другой стороны, рентгеновские пульсары, период P΄ которых плавно уменьшается, ввиду приближения ускорения к критическому значению a=с2/L, в будущем могут вспыхнуть как сверхновые, а затем превратятся в радиопульсары, которые будут уменьшать период миганий. Причём, раньше всего должны вспыхнуть рентгеновские пульсары с наименьшим периодом и с наивысшей скоростью его снижения.

Огромную частоту вспышек пульсаров можно объяснить и другим механизмом. Выше было показано, как пульсар создаёт несколько изображений, видимых одновременно и налагающихся одно на другое, причём их число k может достигать тысяч (Рис. 91). И, если двойная система пульсара сама входит в другую систему (Рис. 80.2), та умножит число изображений, а значит и частоту вспышек ещё в k раз. В свою очередь, эта тройная система может входить в ещё одну и т. д. Результирующая частота вспышек, равная исходной, помноженной на коэффициент мультипликации k каждой из систем, может стать огромной. В космосе такие кратные, многоуровневые системы обычны, в том числе, и среди пульсаров, скажем того же PSR J0737-3039A, каждый компонент которого, судя по всему, имеет по спутнику, провоцирующему вспышки центральной звезды. В отличие от БТР, легко объясняющей многие особенности пульсаров, современная теория, представляющая их быстровращающимися нейтронными звёздами (§ 2.20), чем дальше, тем больше запутывается. Обнаружены, к примеру, пульсары с периодом во многие секунды, вообще не способные генерировать радиоизлучения, по официальной теории пульсаров. Это и упомянутый PSR J0737-3039A, и PSR J2144-3933, имеющий периодом миганий 8,5 с ("Наука и жизнь" 2000, № 2).