Upload
maddox
View
74
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Строение и эволюция звезд II. Звезды из вырожденного вещества. Коричневые карлики (T~700-2000K) Белые карлики (T~10000-100000K) Нейтронные звезды (T~0.1-0.3 кэВ). Средний импульс электронов. Среднее расстояние между электронами. Занимаемый фазовый объем. - PowerPoint PPT Presentation
Citation preview
Строение и эволюция звезд II
Звезды из вырожденноговещества
1. Коричневые карлики (T~700-2000K)2. Белые карлики (T~10000-100000K)3. Нейтронные звезды (T~0.1-0.3 кэВ)
2/1
2/1
7~~
R
GMmmTkmp pe
se
3/133/14
~~
M
Rmmq pp
2/32/1
3
2/333
180~
4~)(
SunSun
pep
R
R
M
Mh
R
GMmm
M
Rmpq
Средний импульсэлектронов
Среднее расстояниемежду электронами
Занимаемый фазовый объем
При R~0.03R(Sun) объем становится ~ h3
Вырождение
3/523/22
5
)3(
pe mmp
Давление нерелятивистского вырожденногоэлектронного газа
3/43/12
4
)3(
pm
cp
Давление релятивистского вырожденного электронного газа
UИндифферентное равновесие
Предел массы белого карлика (нейтронной звезды)
3~ RNnПлотность фермионов в звезде
Объем на фермионNRV 3~
Значит импульс фермиона 3/1~ np
Энергия Ферми релятивистского фермиона R
cNcnEF
3/13/1 ~~
R
GMmE p
G ~Гравитационная энергияфермиона
Предел массы белого карлика (нейтронной звезды)
Предельное числофермионов, удерживаемыхгравитацией
R
GNm
R
cNEE p
GF
23/1
57
2/3
2max 102~~
pGm
cN
Sunp MmNM 5.1~~ maxmax
Сириус ВФорма линий ->сила тяжести (давление)на поверхности(log g ~8.556)
Положение линий ->гравитационное красноесмещение (~20-80 км/сек)
Подтверждается ли наблюдениями?
Результаты обзораSDSS
Форма спектра ипараллакс -> радиус
Общая теория относительностиМетрика Шварцшильда
Шварцшильдовский радиус2
2
c
GMrs
r
r
E
E s 10
Гравитационный сдвиг энергии
Для пов.Земли(относительнобесконечности)
10
0
107~,9
E
Eммrs
Для БК секкмE
E/8020~107~ 6
0
15
0
105.2~)5.22(
E
мE
Эффекты общей теории относительности на Земле
Опыт Паунда и Ребки (1960)
Подтвердил правильность ОТО с точностью 10%
На спутниках время уходит на ~8.5 мсек в год
Без ОТО навигаторы работать не будут
Для нейтронных/кварковых звезд?
Кварковое состояниевещества энергетически выгоднее барионного?
Для нейтронных звезд?
PSR J0737-3039A/B
Массы
Системы из двух нейтронных звезд
Массы ЧД и НЗ в двойных системах
Для нейтронных звезд?Размеры?
Температураи радиусостывающих нейтронныхзвезд
12-15км
Горячее пятно?
Вспомним условияв центре Солнца
Pc>4.5 x 108 атмосфер,Плотность ~150 г/см3
Kkr
mGMT
s
psc
6103.26
И в атмосфере НЗ
При типичной аккреции Mdot~10-9Msun/год~5000г/см2/сек
Темп накопления сексмгR
yearMs//105
4
/10 232
9
gdz
dP
Высота однородной атмосферы НЗ
pm
kTP
kT
ghmPP pexp0
142
102~ R
GMg ns kT~1 кэВ
смhns 5~На глубине порядка 10 см за сутки
копится плотность >107 г/см3
Термоядерные взрывы
Для нейтронных звезд?Размеры?
12-15км
Термоядерное горениеатмосферы (взрыв)
Всплески первого типа на НЗ
Взрывы классических Новых на БК
В чем разница?
Термоядерные взрывы на
комп.объектах
2007.0~,~ mcER
GME тягр
Для нейтронных звезд?Размеры?
Не подтвердилось
Осцилляции во время термоядерных взрывов
Многообещающий способ
Для нейтронных звезд?Спектр слоярастекания
Проект “РентгеновскийМикрофон”Эфф. площадь10 кв.м
Двойные системы
Двойные системы
P
t R
vvvv
2)(
v2 - сила Кориолиса
2
2
2
1
1 )(2
1
||||r
ω
rr
GM
rr
GMR
потенциал Роша
Угловой момент двойной системы
aM
MaaMaMJ
2,1
2,1222
211 ,)( 3
212 )(
a
MMG
2/1
2121
MM
GaMMJ При консервативном
обмене массойM=M1+M2=const
1
2
2
2 1)(22
M
M
M
M
J
J
a
a
3/1
21
22 462.0
MM
M
a
R
1
2
2
2
2
2
6
5)(22
M
M
M
M
J
J
R
R
размер полости Роша и его эволюция
6
5
1
2 M
M
6
5
1
2 M
M
ЕслиСамоподдерживающеесяперетекание
ЕслиДля поддержкиперетекания необходим отводуглового момента
Гравитационные волны
5
32
5
4
5
32
a
M
c
G
dt
dEorb
2/7
2/52
5
2/7
5
32
a
M
c
G
dt
dJorb
41
2
11
191
102.1ln
)(
R
a
M
M
M
M
M
M
dt
LdGW orb
2RMJ
Вещество “отцепляется” от зв.ветра на расстоянии >>RsУносит много угловогомомента
2/1~ tV
2 (приливные силы)
2
2 )(J
dt
adLorb
5
2
1
42ln
a
GM
M
R
dt
Ld orb
из наблюдений
Магнитный звездный ветер
Звезда заполняет полость Роша:Образование диска
Слоан SDSSОбзоры всего неба
RXTE
INTEGRALближайший проект
Спектр-рентген-гамма
PanSTARRSLSST..
Маломассивныедвойные в ГЦ
CHANDRA FOV
ИНТЕГРАЛ
Пример: как минимумнекоторые из таких системдействительно очень тесные –влияние грав. волн?
4U0614+091
Водо
род?
2x
2w
2rel vvv
xxacc
GMGMr
Аккреция из ветра:Звезда не заполняет полость Роша
Аккреция из ветра:Звезда не заполняет полость Роша
Массивные двойные
Молодые
Спиральные рукава
Массивные двойные
Молодые
Спиральные рукава
Мир/Квант (1987-2001)
Орбитальные обсерваториис участием ИКИ РАН
Гранат (1989-1998)
Орбитальные обсерваториис участием ИКИ РАН
Орбитальные обсерваториис участием ИКИ РАН
ИНТЕГРАЛ(2002-)
Измерение излучательнойспособности
локальной Вселенной
Монитор Всего Неба(МВН) на МКС
(2012?)
Картографирование аккр. диска
Вспышечная аккрецияSS Лебедя
“неустойчивости карликовых Новых”
Две ветви состоянияаккреционного диска
- влияние ионизации водорода
Рентгеновские Новые – двойныеРентгеновские Новые – двойныесистемы с ЧД или НЗ с неустойчивымисистемы с ЧД или НЗ с неустойчивыми
аккреционными дискамиаккреционными дисками
19751988
1991
1989
Рентгеновские Новые – двойныеРентгеновские Новые – двойныесистемы с ЧД или НЗ с неустойчивымисистемы с ЧД или НЗ с неустойчивыми
аккреционными дискамиаккреционными дисками
Небо в 2004-2007по результатам наблюдениймонитора всего небаобсерваториии RXTE
Аккреция на замагниченные компактные объекты
Магнитные поля ~1012-1015 ГауссТемпература плазмы ~10-100x106 К
Диапазон частот - ~кГц
Затмения в катаклизмическихпеременных (аккрецирующих БК)
Структураполярной шапки
ТелескопТелескопРТТ150РТТ150
Ближайший большой проектСпектр-Рентген-Гамма (СРГ)
Обзор неба с рекордной чувствительностью – тысячи скоплений галактик, миллионы АЯГ
Темная энергия, эволюция ЧД,их влияние на галактики, переписьнаселения нашей Галактики
“Рентгеновский микрофон”
Уравнение состояния нейтронных/кварковых звезд
Теория относительности вблизи горизонта событий
Слабые системы систематическипропускаются в простых обзорах
Количество слабых объектов – ключ к эволюции двойныхСистем под влиянием грав. волн
Mdot~10-11 Msun/год
При массе <0.3Msun механизм МЗВ выключается
Переход междуМеханизмами МЗВ и ГВ
Провал в периодах катаклизмических переменных
4
2
52
161
105.1ln
)(
R
R
R
a
M
M
M
M
dt
LdMSW orb
5
2
1
42ln
a
GM
M
R
dt
Ld orb
Временной масштаб эволюции системы за счет магнитного ветра
Обсерватория ИНТЕГРАЛ
“Поглощенные” источники
Из последних интересных открытий