оправдано. В случае SS 433 речь явно идет о гораздо более быстром движении

излучающей области, чем обычные движения звезд Галактики, Этим и полезна

оценка лучевой скорости; но даваемое ею конкретное значение лучевой

скорости следует все же принимать с осторожностью. В нашем распоряжении нет

никаких независимых данных об угле [pic], и строгим единственным

результатом должно считаться соотношение (3.15), связывающее этот угол со

скоростью [pic]

Для удаляющейся от нас области излучения имеем

[pic] (3.16)

В том же предположении [pic]<<l находим лучевую скорость [pic]=-0,1 с=-

30000 км/с. Лучевая скорость отрицательна, что и соответствует удалению

источника, так как в этом случае [pic] <0. Эта скорость в 100 раз больше

(по абсолютной величине) типичной скорости звезд в Галактике ~300 км/с, что

подтверждает указание на особый, не звездный характер движения излучающих

областей SS 433. Значения обеих лучевых скоростей [pic]и [pic] будут

получены ниже.

Ни в Галактике, ни вне ее никогда не наблюдалось прежде источника,

который излучал бы сразу две системы линий, столь сильно сдвинутых от

стандартных положений. Большие смещения в красную сторону спектра

встречаются у квазаров, самых далеких объектов Вселенной. Во всех же

известных до сих пор случаях смещения в голубую сторону абсолютное значение

z меньше, по крайней мере, в 20-100 раз, чем у SS 433.

Но самое удивительное было обнаружено в наблюдениях осени 1978 – весны

1979 гг. Американский астроном Б. Маргон и его сотрудники, наблюдая SS 433

в сентябре 1978 г., нашли эмиссионные линии-спутники на иных местах, чем за

два месяца до того: они разъехались в разные стороны. Значения |zB| и zR

возросли и продолжали затем возрастать до ноября 1978 г., пока не достигли

максимальных значений |zB|max=0,l; (zR)mах=0,18. Затем началось уменьшение

|zB| и zR, и в течение декабря, пока продолжались наблюдения, линии-

спутники приближались к основным линиям спектра. Когда в марте 1979 г.

наблюдения были продолжены (с декабря до февраля источник не виден),

оказалось, что линии-спутники снова удаляются от основных линий; в конце

апреля был достигнут новый максимум, причем |zB| и zR вновь приняли те же

значения, что при первом максимуме.

Дальнейшие наблюдения (вплоть до последних данных, ставших известными

к лету 1982 г.) подтвердили, что изменения смещений линий-спутников

происходят с регулярной периодичностью. Все наблюдательные данные очень

хорошо ложатся на две одинаковые по форме периодические кривые, сдвинутые

друг относительно друга так, что максимуму одной отвечает минимум другой и

наоборот (рис. 14). Период изменения смещений – 164 дня.[12]

Кроме момента максимальных значений |zB| и zR (он отмечен на рис. 14

буквой, а), имеются еще три других выделенных момента (отмеченных буквами

b, с, d) на рис. 14. В момент b кривые пересекаются, величина красного

смещения для обеих кривых одинакова и положительна по знаку: zB=0,04. В

момент с достигаются значения (zB)c=-0.01 (zR)c=0,09. В момент d имеется

второе за период пересечение кривых с тем же значением z, что и в момент b.

В каждый из моментов а, b, с, d сумма красных смещений по обеим кривым

одинакова: zB+zR =0,08. Равенство суммы красных смещений имеется вообще в

любой момент времени.

Понимая смещение линий в спектре источника как следствие движения двух

излучающих областей, каждой из которых отвечает своя кривая на рис. 14, мы

должны теперь считать, что это движение имеет периодический характер.

Каждая из излучающих областей то приближается к нам, то удаляется от нас, и

когда одна приближается, другая удаляется, и наоборот. Дважды за период

области меняются местами: та, что приближалась, начинает удаляться, а та

что удалялась, начинает приближаться. В эти моменты (b и d на рис. 14)

лучевые скорости излучающих областей должны, очевидно, обращаться в нуль.

То обстоятельство, что при обращении в нуль лучевых скоростей красное

смещение остается отличным от нуля, указывает на важность релятивистского

эффекта замедления времени; он учитывается корнем в формулах эффекта

Доплера. Для момента b, когда лучевая скорость [pic]=0, находим значение

полной скорости, соответствующее красному смещению zb=0,04:

[pic] (3.17)

Это весьма значительная скорость, и ее значение характеризует обе

излучающие области – факт, который имеет немалое значение для понимания

всей картины.

Прецессия струй

Остроумную интерпретацию кинематики излучающих областей SS 433

предложили английские астрофизики А. Фабиан и М. Рис. Согласно их идее в

источнике имеется центральное тело, из которого истекают в противоположных

направлениях две струи газа. С центральным телом связана основная

излучающая область, которая дает несмещенные спектральные линии, а струи –

это области, из которых исходят смещенные линии излучения.

Далее, направление, вдоль которого выбрасываются струи, не остается

неизменным во времени. Линия струй совершает обращение вокруг некоторой

оси. Движение линии струй похоже на вращение оси волчка, запущенного так,

что эта ось не вертикальна: ось волчка медленно (медленнее, чем вращение

волчка) вращается вокруг вертикали. Такое периодическое движение оси волчка

(или гироскопа) называют прецессией.

Эта модель способна полностью воспроизвести кривые красного смещения

на рис. 14. Нужно только должным образом подобрать скорости струй,

ориентацию оси прецессии относительно земного наблюдателя и угол, который

струи составляют с осью прецессии (рис.15)

В самом деле, когда в движении одной из струй имеется составляющая

вдоль луча зрения, направленная к нам, в движении другой струи будет

составляющая, направленная по лучу зрения от нас. Это дает соответственно

голубую и красную системы линий-спутников.

Из-за прецессии струй их ориентация относительно наблюдателя

изменяется; периодически во времени изменяется угол, который линия струй

составляет с лучом зрения. Вместе с этим углом периодически изменяются и

лучевые скорости струй. Ничто не мешает выбрать период прецессии равным

наблюдаемому, т. е. 164 дням.

Из того, что сумма красных смещений обеих областей всегда одна и та же

следует, что лучевые скорости струй в каждый момент времени равны по

величине и противоположно направлены. Это возможно, очевидно, лишь в том

случае, если абсолютные величины скорости обеих струй равны.

Допустимо такое положение струй, при котором они перпендикулярны лучу

зрения. В такие моменты (моменты b и d на рис. 14), лучевые скорости

обращаются в нуль. Вычисленная ранее по данным об этих моментах скорость

-[pic] (см. (3.11)) является скоростью движения вещества в струях и она

одинакова для обеих струй. Теперь становится ясным смысл результата (3.11):

величина [pic] характеризует сразу обе излучающие области, потому что

скорость выброса обеих струй одинакова.

Скорость [pic] составляет приблизительно одну четвертую часть скорости

света. Это очень большая скорость, и потому сделанные нами предварительные

оценки лучевых; скоростей (относящиеся к тому состоянию источника, которое

наблюдалось летом 1978 г.) должны быть уточнены. С учетом релятивистского

корня [pic] лучевые скорости оказываются одинаковыми по абсолютной

величине: [pic]=[pic]==0,06с.

Двойная система

Модель прецессирующих струй дает простой и красивый ответ на вопрос,

как в одном источнике могут возникнуть три системы эмиссионных линий с их

запутанными, на первый взгляд, изменениями во времени. Гораздо труднее

ответить на вопрос, почему возникают и прецессируют струи, бьющие со

скоростями, близкими к скорости света. Тщательные наблюдения и углубленный

анализ данных позволят, как можно надеяться, приблизиться к пониманию

физического механизма действующего источника SS 433. Накопление сведений

продолжается, и ряд важных обстоятельств уже удалось выяснить.

Прежде всего, можно сделать определенное заключение о температуре газа

в излучающих областях SS 433. Для водорода, эмиссионные спектры которого

сильнее всех других линий в этом источнике, имеется характерная температура

порядка 10 тысяч градусов; она определяет границу между ионизованным и не

ионизованным состояниями газа. Если температура превышает 10 – 20 тысяч

градусов, тепловые движения атомов столь энергичны, что при их

столкновениях электронам может быть передана энергия, превышающая

максимально возможную энергию электрона в атоме и, следовательно,

достаточная для отрыва электронов от ядер. В таком состоянии имеются,

свободные электроны и свободные ядра водорода – протоны, газ ионизован и

представляет собой плазму. Когда электроны не связаны с ядрами в атомы,

спектральные линии, соответствующие переходам электронов в атомах,

возникать, очевидно, не могут. Так как в SS 433 линии наблюдаются,

температура излучающих областей не превышает характерной температуры

ионизации и 20 тысяч градусов – это для нее верхний предел.

Температура вещества в струях не может быть и слишком низкой – ведь

совсем холодный газ линии не излучает. Скорее всего, температура излучающих

областей SS 433 близка к 10 тысячам градусов. Средние скорости тепловых

движений атомов при такой температуре, можно найти по общей формуле -

кинетической теории газов;

[pic] (3.18)

Здесь k=1,38·10-23Дж/К – постоянная Больцмана, mн=1,67·10-27 кг -масса

атома водорода. При T=104 К [pic]=2 ·104 м/с=20 км/с. Эта скорость в 4

тысячи раз меньше скорости движения струй. Такое значительное различие

скоростей само по себе требует объяснения.

Интересны соображения о собственной ширине струй. Струи не могут быть

слишком широкими: будь их угол раствора [pic] сравним с углом прецессии

[pic]20°, вся картина была бы смазанной и нечеткой. Вместо линий в спектре

источника имелись бы размытые полосы, соответствующее всем различным

значениям лучевой скорости, которые она принимает на толщине струи. В

действительности линии-спутники в SS 433 весьма узки, и в крайних

положениях их толщина во всяком случае гораздо меньше расстояния до

основной линии на шкале длин волн. По-видимому, угол раствора [pic] не

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10