книги из ГПНТБ / Гурзадян, Г. А. Вспыхивающие звезды

Безразмерная энергия быстрых электронов р, вызы­ вающих вспышку звезды, как мы видели выше, порядка нескольких единиц. При таких энергиях теория эффектив­ ного сечения электрон — протон или электрон — элек­ трон взаимодействий приводит к выражениям, крайне сложным для практического применения [102, 103]. Вы­ ходом из положения обычно считается интерполяция, проводимая между результатами предельных случаев, когда энергия электронов значительно меньше собствен­ ной, и когда электроны крайне релятивистские. В нашем случае (р ~ 3) электроны не являются крайне реляти­ вистскими, но они заведомо и нетепловые. Поэтому в качестве эффективного сечения соударений можно исполь­ зовать формулу, выведенную Джозефом и Рорлихом [104] на основе более общей теории Бете [105]. Эта формула имеет такой вид:

Здесь Е и Е, — энергия электрона до и после соударе­ ния с протоном. Подставив в (8.2) Е, = Е — /гѵ, где hv — энергия фотона, испускаемого в результате торможения электрона, и вводя безразмерную энергию фотона

тересующей нас области длин волн (длиннее 3000 Â), име­ ем

где т — по-прежнему есть оптическая толща среды для процессов томсоновского рассеяния.

Дополнительная энергия тормозного излучения в pasмере Et, накладывается на нормальное планковское излу­ чение звезды, соответствующее эффективной температуре

Т ; эта энергия равна AnR2fBt. (Т). Поэтому фактический поток излучения от системы «звезда + оболочка из бы­ стрых электронов» будет на данном X и в единичном интервале длин волн

Примем в дальнейших вычислениях ѵ/с = 1, пе = nt; подставим значение пс из (8 .11), а также числовые зна­ чения постоянных. Тогда будем иметь взамен (8.14):

Dx(?, Р, Т) =

Безразмерный коэффициент Dt. (т, р, Т) аналогичен коэффициенту С\ (т, р, Т), когда оптическая вспышка индуцирована обратным комптон-эффектом; он пред­ ставляет собой относительную интенсивность и показы­ вает, во сколько раз результирующее излучение превы­ шает планковское излучение звезды на данной длине волны при заданной мощности вспышки. Во время вспыш­ ки D\ )> 1, а при ее отсутствии Dt. — 1. Величина (Dt.— 1) представляет собой отношение энергии, излуча­ емой оболочкой в результате торможения быстрых эле­ ктронов, к плаиковской энергии излучения звезды на дан­ ной волне.

U— В я В — V для случая чистого тормозного излучения быстрых электронов. В широком диапазоне энергии элект­

сюда следует, что в чистом виде дополнительное излучение комптоиовского происхождения значительно «синее», чем в случае тормозного излучения. -

Значение U — В порядка —1т ,3 и большое для допол­ нительного излучения, т. е. с вычетом излучения звезды, наблюдается во время вспышек довольно часто. Поэтому в таких случаях нельзя сказать, чем обусловлено допол­ нительное излучение —.торможением электронов или об­ ратным комптон-эффектом. Но имеются случаи вспышек,

166 ГЛ. VIII. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

недостаточными для того, чтобы делать однозначный вы­ бор между тормозным излучением и обратным комптон-

какую мы имели в случае обратного комптон-эффекта (см. рис. 54).

§ 4. Амплитуда вспышек

В таблице 40 приведены величины теоретических ам­ плитуд вспышек, обусловленных тормозным излучением быстрых электронов в U-,B- и V- лучах и в зависимости от т и В ц..

Т а б л и ц а 40

Амплитуды вспышек, вызванных тормозным излучением быстрых электронов в 1!-ц В- и Г- лучах

Анализ данных, приведенных в этой таблице, а также их сопоставление с данными табл. 17, позволяет сделать ряд интересных выводов. Прежде всего, из-за сильной зависимости тормозного излучения от х его эффективность сказывается только при больших значениях х; при малых значениях х дополнительное излучение практически имеет комптоновское происхождение. Существует некое крити­ ческое значение ткр, при котором тормозное излучение и обратный комптон-эффект играют одинаковую роль

зать, что все вспышки UV Cet с амплитудой больше 4т в /7-лучах, обусловлены тормозным излучением. В осталь­ ных случаях, когда At/ < 4,п, вспышки имеют компто­ новское происхождение. В то же время из табл. 7 следует, что случаи вспышки UV Cet с At/ 4т составляют около 5% от общего количества вспышек этой звезды со все­ возможными амплитудами. Это значит, что 95% случаев вспышек UV Cet обусловлены обратным комптон-эффек- том и только 5% вспышек могут быть вызваны тормоз­ ным излучением.

В случае AD Leo (Д* = 5-1010 см) картина иная. Для этой звезды т1іР = 0,09, чему соответствует At/ = 6 "\ Но звезда AD Leo никогда не имела амплитуды больше Зт в tZ-лучах (см. табл. 7). Отсюда мы приходим к заклю­ чению, что у этой звезды тормозное излучение не играет никакой роли и что все зарегистрированные до сих пор вспышки имеют только комптоновское происхождение.

Почти все остальные вспыхивающие звезды по своей абсолютной светимости заключены между UV Cet и ADLeo. К тому же большие значения амплитуд у них обна­ руживаются крайне редко. Поэтому можно утверждать, что вспышки звезд типа UV Cet практически обусловлены обратным комптон-эффектом. Только при исключительно мощных вспышках может сказаться также роль тормоз­ ного излучения быстрых электронов.

Максимальная амплитуда, которая была обнаружена у звезд типа UV Cet, равна 6 т ,6 в U-лучах; она была за­ регистрирована у YZ СМі. В звездных ассоциациях была зарегистрирована вспышка с амплитудой 8,п,4 в //-лучах. Сопоставляя эти данные с тем, что приведено в табл. 40, видим, что оптическая толща среды х никогда не бывает больше 0,01. Иначе говоря, суммарная энергия, выделен­ ная во время исключительно мощной и крайне редкой вспышки, никогда не бывает больше ІО39 эрг. Подавля­ ющее же количество вспышек соответствует случаям т < 0 ,0 0 1 .

Пользуясь данными таблиц 17 и 40, можно найти величины результирующих амплитуд вспышек Д{У*, А-6 * и ДИ*, обусловленных суммарным эффектом тормоз­ ного излучения и обратного комптон-эффекта. В случае

Т а б л и д а 41

Результирующие амплитуды вспышек звезды класса М5, обусловленные суммарным эффектом тормозного излучения и обратного комнтон-эффекта n U-, jB-n У-луч ix

звезды класса М5 окончательные результаты представле­ ны в табл. 41 для ряда дискретных значений т; для про­ межуточных значений т величины амплитуд можно найти с помощью рис. 59.

Таким образом, основные характеристики вспышек — показатели цвета п амплитуды — в случае тормозного из­ лучения качественно мало чем отличаются от того, что мы имели в случае вспышек комптоиовского происхождения.

Однако в одном отношении тормозное излучение резко отличается, по крайней мере качественно, от обратного