3.4. Какова плотность D-тел?

© Фисунов Владимир Александрович. 2007.

    История открытия нейторонных звезд более чем показательна, в свете того, как наши «забугорные друзья» секретят все те научные открытия, которые потенциально могут дать им хоть какие-то конкурентные преимущества. В то же время они великодушно «позволяют» нам делиться с ними своими достижениями, тем временем и близко, не подпуская нас к своим, действуя по-принципу: «Давай сначала, по-братски, поделим твое, а потом пусть каждый будет есть только свое».

     Впрочем, обо всем по-порядку.

     В середине 1969 года Бэлл — аспирантка известного английского радиоастронома Хьюиша обнаружила очень странный радиоисточник, который излучал короткие радиоимпульсы, повторявшиеся каждые 1,33 секунды. Естественно, первой мыслью англичан было то, что такие радиоимпульсы не могут иметь естественное происхождение, а, значит, это послание некоей сверх цивилизации. Как Вы уже, видимо, догадались, вместо того, чтобы сразу же обнародовать результаты столь грандиозного открытия, «наши друзья» тут же засекретили их!

     Когда же были открыты еще три подобных источника радио импульсов (им дали название «пульсары»), то завеса секретности еще более плотной пеленой накрыла любую информацию об этом открытии — в течении полугода никто из астрономов мира даже не подозревал о нем. Интересно узнать сколько еще, подобных, судьбоносных для народов всего мира, но засекреченных открытий, хранится в тайных подвалах секретных служб западных стран? Чему же тогда удивляться, что вокруг древних мифов, содержащих столь важную научную информацию древних цивилизаций, создается аура непроходимой дикости и тупости их создателей.

     Лишь, когда англичане убедились в том, что радиоимпульсы не являются результатом активности внеземных разумных сверх цивилизаций и тут им ничего не обломится, они решили опубликовать результаты своих исследований — не пропадать же добру впустую — глядишь какую-нибудь нобелевскую премию и вручат…

     Почему же целых полгода англичане не могли понять, что внеземные цивилизации не имеют к открытым ими источникам радиоимпульсов никакого отношения?

     Все дело в очень большом постоянстве периода следования таких импульсов (до 1 миллионной доли процента), которое, без участия внеземного разума, можно было объяснить только вращением чрезвычайно массивного тела. С другой стороны экваториальная скорость такого тела не может превышать скорости света, что налагает ограничение на максимальный радиус пульсара.

R = c*T/2π

Где R — радиус пульсара, с — скорость света, Т — период пульсара.

     Подставив в формулу значение периода открытого пульсара 1,33 с, англичане получили максимальный радиус открытого им пульсара — 63 500 км, что всего в 10 раз больше радиуса Земли.

     Но поскольку вскоре они обнаружили пульсар с рекордно малым периодом в 1/30 с, для которого максимальный радиус составит всего 1600 км — это небесное тело должно быть меньше Луны! На самом деле, размер тела должен быть еще меньше, по крайней мере в десятки раз, о чем будет сказано ниже! Поэтому они никак не могли поверить в то, что подобное тело может существовать в действительности.

     Но вскоре обнаружилось, что периоды следования радио импульсов, хотя и очень медленно, но все же меняются, причем, увеличиваются, что ставило под большое сомнение искусственность их происхождения. Действительно, что это за сверхцивилизация, которая не может обеспечить достаточной стабильности радиоимпульсов? Стало ясно, что увеличение периода связано с очень медленным торможением пульсара.

     Тогда они попытались отождествить пульсар, имеющий период 1/30 секунды с каким либо объектом, находящимся в районе источника радиоимпульсов, который находится в центре остатка взрыва сверхновой звезды в созвездии Тельца — знаменитой Крабовидной туманности. Считается, что эту звезду наблюдали в 1054 году, о чем имеются записи в различных исторических хрониках. 

     Вот что, например, говорится в китайской хронике Сунь Хань-Яо, который приводит доклад начальника астрологов императора Янг Вэй-тэ о его наблюдениях вновь появившейся звезды:

     В двадцать второй день седьмой Луны первого года периода Ши-Хо Янг Вэй-Тэ сказал: 

     Простираю свою персону ниц: я наблюдал в созвездии Твен-Куан явление звезды-гостьи. Она была слегка радужного цвета. Согласно распоряжению императора, я почтительнейше сделал предсказание, сводящееся к следующему:

     «Звезда-гостья не нарушит Альдебарана. Это значит, что страна обретет великую силу. Я прошу, чтобы мое предсказание было передано в департамент историографии…»

     Таким образом, рекордно малый период данного пульсара объясняется тем, что он, в отличие от других, более старых пульсаров, еще не успел, затормозиться.

     Астрономы заподозрили, что пульсаром является слабая звездочка 16 величины, которая должна была каким-то образом быть связана с остатком вспышки сверхновой 1054 года (на самом деле все не так просто с определением года вспышки сверхновых звезд, поскольку, очень часто взрыв одной и той же звезды описан в различных хрониках под совершенно разными годами, но об этом мы поговорим в другой раз). Они предположили, что пульсации должны наблюдаться не только в радио, но и в оптическом диапазоне.

     Для проверки этого предположения в телескоп вставили непрозрачный вращающийся диск, по краю которого было просверлено 8 отверстий. Расстояние между отверстиями равнялось диаметру отверстий. Таким образом, периодически перекрывался путь световому потоку от звезды. Меняя скорость вращения (период между двумя открытыми состояниями) и фазу этого своеобразного «стробоскопа», можно добиться полного погашения импульсного источника света, в случае их полного совпадения с фазой и периодом пульсара. 

     В то же время яркость всех остальных звезд, которые не пульсируют в оптическом диапазоне, изменится незначительно. В результате подозрения астрономов подтвердились, и пульсаром действительно оказалась звезда 16 величины, которая практически полностью исчезала, когда период открывания отверстия «стробоскопа» становился равным периоду пульсара (при соответствующей фазе).

     Крабовидная туманность находится от Земли на расстоянии 6300 световых лет. Без учета поглощения света межзвездной средой получим, что абсолютная звездная величина пульсара должна составлять, как минимум, 5 звездную величину, т.е. сравнима с абсолютной величиной Солнца. В реальности, она на несколько звездных величин больше, чем у Солнца. Нало полагать, что и его масса больше массы Солнца.

     С учетом того, что излучающая поверхность пульсара в Крабе в миллионы раз меньше поверхности Солнца, его температура должна быть чрезвычайно высокой. Что лишний раз подтверждает нашу гипотезу об источнике энергии звезд, учитывая то, что основная энергия в таком пульсаре выделяется практически на его поверхности.

     И вот столь массивное тело имеет радиус меньше радиуса Луны! И тут мы возвращаемся к вопросу с которого начиналась эта глава, какова должна быть плотность вещества нейтронной звезды?

     И главным ограничителем минимальной плотности нейтронной звезды будет не скорость света, а наличие достаточно высокого уровня силы тяжести на ее поверхности, чтобы она не развалилась на части, поскольку сила тяжести представляет собой геометрическую сумму гравитационной и центробежной сил. В случае, если гравитационная сила начинает на экваторе превышать гравитационную, звезда непременно разлетится на части. Т.е. экваториальная скорость не должна превышать параболическую скорость для данного тела.

     Приравняем эти силы

γM*m/R2 = m*V2 /R

     Откуда

V = sqr(γM/R)

     Подставляем V в формулу T = 2πR/V

T = 2πR3/2/sqr(γM)

     Из формулы для массы шара 

M = (4/3)πρR3

     Находим 

R3 = 3M/4πρ

     Подставив значение R3 в формулу для вычисления периода, получим простую и элегантную формулу для вычисления минимального периода с которым тело может вращаться, не разлетаясь на части

T = sqr(3π/ργ), или T = 3,75*105/sqr(ρ)

     где ρ — плотность данного тела в кг/м3

     Как видим, минимальный период обращения любого небесного тела зависит только от его плотности (без учета эффектов ТО).

     Но нам нужна не прямая, а обратная формула, выражающая минимальную плотность нейтронной звезды через период ее обращения вокруг своей оси

ρ = 1,4*1011/T2

     Нетрудно с помощью этой формулы определить плотность Земли, поскольку 1 космическая скорость равна 8 км/с, а длина экватора составляет 40 000 км, то минимальный период обращения Земли вокруг своей оси составит 5000 с. Подставляем это значение периода в полученную формулу

ρз = 1,4*1011/50002 = 5 600 кг/м3

     Что соответствует средней плотности Земли.

     Аналогичным образом мы можем вычислить значение плотности нейтронной звезды, считая, что она вращается на пределе гравитационной устойчивости. Для этого, подставив значение периода Т=1/30 с, получим минимальную плотность нейтронной звезды равной 1,26*1014 кг/м3 или более чем в 1011 раз больше плотности воды, т.е. один кубический сантиметр такого вещества должен весить 126000 тонн! На самом деле плотность нейтронного вещества несколько выше, поскольку пульсар в Крабе за тысячу лет, прошедших со времени взрыва сверхновой успел немного затормозиться, покрываясь слоем обычного вещества («атмосферой»), которое он сумел поглотить из межзвездного пространства. Таким образом, плотность его нейтронного ядра должна быть порядка 2*1014 кг/м3. Но это, все равно, значительно меньше той плотности, которая необходима для превращения нейтронной звезды в черную дыру.

     Если масса пульсара равна массе Солнца 2*1030 кг, то его объем составит 1016м3, что соответствует шару радиусом в 130 км. По современным же представлениям радиус нейтронной звезды еще меньше — порядка 10 км. Но пока будем придерживаться цифры в 130 км.

     Соответственно, радиус D-тел, имеющих такую же плотность, но массой более, чем в 200 раз больше массы Солнца, будут иметь радиус, как минимум в 10 раз больше радиуса нейтронной звезды, т.е. порядка 1000 км и более. И при всем при этом светимость D-тел, как мы выяснили это в предыдущей главе, должна быть близка к 0! Это позволяет предположить, что D-тела и являются той самой темной материей, масса которой оценивается примерно в 6 раз больше массы «нормальной» материи. 

     Поскольку общая масса D-тел (темной материи), в 5-10 раз больше общей массы звезд в нашей галактике, и при этом масса каждого отдельного D-тела ориентировочно в тысячу раз больше массы средней звезды, то на одно D-тело должно приходиться порядка 100-200 обычных звезд. Т.е. минимальные расстояния между D-телами должно быть в 4-6 раз больше, чем минимальные расстояния между обычными звездами — порядка 10 парсек, а потому ближайшие к Солнцу D-тела могут находиться на расстоянии в 5 парсек. Впрочем, это расстояние может быть и значитнльно большим, ведь D-тела должны образовывать скопления (в тех самых О и В ассоциациях), поскольку образуются путем распада более крупных родительских D-тел. 

     Но об этом мы поговорим в следующей главе.


<< НАЗАД
ВПЕРЕД >>

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>