Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
3.2. АККРЕЦИЯ МЕЖЗВЕЗДНОГО ГАЗА НА ЧЕРНУЮ ДЫРУЕсли черная дыра образовалась в результате звездного коллапса в нашей Галактике, то у нее почти нет шансов когда-нибудь (в течение надежда обнаружить ее — наблюдение электромагнитного излучения межзвездного газа, падающего хаотически к горизонту черной дыры. Модели аккреции межзвездного газа на изолированную черную дыру за последние десять лет развиты детально. Первые шаги на пути построения таких моделей были описаны в разд. 2 [уравнения (1) - (7). Как мы видели, решающую роль здесь играет межзвездное магнитное поле. Оказывается, что независимо от упорядоченности или запутанности поля в масштабе радиуса аккреции
Здесь
Отметим, что при больших значениях чисел Маха, т. е. Ниже радиуса аккреции течение газа приближается к свободному падению со скоростью
Это означает, что магнитное давление очень быстро подавляет тепловое давление, и вскоре после этого плотность магнитной энергии становится сравнимой с плотностью гравитационной энергии. Впоследствии характер течения будет определяться конкуренцией магнитных и гравитационных сил и будет сильно отличаться от простого радиального свободного падения. Разнообразие различных моделей, построенных для такого течения, соответствует разнообразию различных условий на бесконечности. Если межзвездное поле однородно в масштабах (наиболее вероятный случай) и если в сдерживаемом магнитными силами потоке не развивается неустойчивостей, мы получаем «модель песочных часов», кратко описанную в разд. 2 и развитую детально Бисноватым-Коганом и Рузмайкиным [22, 231; см. также [20, 145, 156, 1941. В случае запутанных магнитных силовых линий на бесконечности или при наличии неустойчивостей, приводящих к их запутыванию, течение газа становится магнитотурбулентным. Тогда существующие модели без достаточного обоснования предполагают следующее: 1. Магнитные поля существенно замедляют падение, так что примерно половина высвобождаемой гравитационной энергии переходит в энергию падения и примерно половина — в магнитную энергию и энергию турбулентного движения:
2. Перезамыкание силовых линий спасает магнитное поле от возрастания с соответствующей сохранению потока скоростью и дает ему возможность возрастать медленнее, со скоростью определяемой соотношением (12). 3. Потери магнитной энергии при перезамыкании силовых линий — и потери энергии турбулентного движения за счет турбулентной вязкости — переходят в тепло (т. е. в случайную кинетическую энергию протонов и электронов). Результирующая скорость нагревания на единицу объема определяется как
Эти предположения кажутся разумными, однако теория сильной магнитной турбулентности находится в столь примитивном состоянии, что строго оправдать их невозможно. После того как были сделаны эти предположения, магнитотурбулентные модели расщепились на несколько различных типов в зависимости от 1) количества углового момента в аккрецируемом газе (достаточно или слишком мало, чтобы обеспечить центробежное замедление радиального падения и тем самым образование аккреционного диска); 2) степени остывания за счет циклотронного и синхротронного излучений (достаточно или слишком мало, чтобы конкурировать с магнитотурбулентным нагреванием); 3) оптической толщины падающего газа для синхротронного и циклотронного излучений. Каждый тип модели зависит от условий в аккрецирующем газе на бесконечности Различные случаи без центробежного замедления исследованы Шварцманом [185], Шапиро [179, 180] и Межаросом [129]. Полная светимость соответствующей модели может быть выражена в терминах универсальной скорости аккреции (9) и эффективности модели
Для модели «песочных часов» и для модели с центробежным замедлением эффективность Во всех моделях уходящее излучение складывается в основном из циклотронного и синхротронного излучений (электронов, вращающихся в магнитном поле). В большинстве моделей основное количество излучения испускается из области вблизи шварцшильдовского радиуса. Если это излучение приблизительно чернотельное, то оно должно иметь пик на частоте
т. е.
В ультрафиолетовой части спектра этому соответствует Большинство детально разработанных моделей дают спектры с пиком вблизи частоты
К сожалению, детектирование таких флуктуаций в объекте столь низкой светимости на разумных расстояниях Кроме аккреции «стандартного» межзвездного газа можно представить себе другие условия аккреции на изолированную черную дыру. В одном предельном случае это была бы аккреция в галактическом гало, где межзвездная плотность гораздо ниже чем Для случая дыры внутри звезды по крайней мере три исследовательские группы (в Калифорнийском технологическом институте, Кембридже и Мюнхене) пытались построить стационарные модели аккреции, но все оказалось безуспешным. Кажется правдоподобным, что аккреция могла бы происходить в стремительном экспоненциальном режиме с дырой, проглатывающей всю звезду за время свободного падения. И столь же правдоподобно, что дыра «съест» звезду только за время
|
1 |
Оглавление
|