Пульсары как детекторы невидимых компактных объектов

• Автор: Ларченкова, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. ПУЛЬСАРЫ И ЭФФЕКТЫ ОБЩЕЙ
ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ
1.1. Темное вещество в Галактике
1.2. Точечная гравитационная линза
1.3. Эффект Шапиро в приближении движущейся гравитационной линзы
1.4. Алгоритм хронометрирования одиночного пульсара
1.5. Определение параметров одиночных пульсаров
1.6. Наблюдательные данные пульсара РБЛ В0525+21
1.7. Определение параметров обнаруженного эффекта и возможная природа линзы
ГЛАВА II. ЭФФЕКТ ШАПИРО ДЛЯ ПУЛЬСАРОВ В
ШАРОВЫХ ЗВЕЗДНЫХ СКОПЛЕНИЯХ
2.1. Темное вещество в шаровых скоплениях
2.2. Основные параметры шаровых скоплений М15 и
47 Тисапае и их модель
2.3. Пульсары в шаровых скоплениях
2.4. Релятивистская задержка импульсов пульсаров, расположенных в шаровых скоплениях
2.5. Вероятности обнаружения линзирующих объектов:
2.5.1. линза в шаровом скоплении
2.5.2. линза вне шарового скопления
2.6. Оценка числа ожидаемых единичных возмущений
ГЛАВА III. НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ШУМ ХРОНОМЕТРИРОВАНИЯ ПУЛЬСАРОВ В ШАРОВЫХ СКОПЛЕНИЯХ
3.1. Проблема низкочастотного шума хронометрирования пульсаров
3.2. сг статистика и обобщенная статистическая модель шума

3.3. Релятивистская временная задержка излучения пульсаров в шаровых скоплениях как причина низкочастотного
шума хронометрирования
3.4. Возможные причины низкочастотного шума хронометрирования пульсаров
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

“Самая непостижимая вещь в мире - это то, что мир все-таки постижим.”
Альберт Эйнштейн
ВВЕДЕНИЕ
Существование нейтронных звезд было предсказано вскоре после открытия нейтронов, а возможные наблюдательные проявления таких звезд получили объяснение задолго до их обнаружения.
В начале 20-х годов А.Эддингтон заинтересовался вопросом: “Почему звезды такие, какие они есть?” и сделал главное изменение в сложившихся к тому времени представлениях о структуре звезд, доказав, что полное давление, уравновешивающее силы гравитации, является суммой давления газа и лучистого давления [1].
Несмотря на огромный успех стандартной модели Эддингтона в применении к обычным звездам, она оказалась не в состоянии объяснить существование нового класса звезд (открытых вскоре после публикации теории Эддингтона), которые были названы “белыми карликами”. Массы этих звезд оказались сравнимы с массой Солнца, а их размеры - с размерами Земли, что означало, что средняя плотность белых карликов составляет ~10бг-слГ3. Эддингтон сформулировал проблему следующим образом: “Такой звезде будет нужна энергия, чтобы остыть”, т.е. звезда может выйти из сжатого состояния, только путем расширения, для чего у нее нет достаточного количества энергии. Проблема была решена в 1926 году Р.Фаулером [2], показавшим, что при высокой плотности, характерной для белых карликов, закон Бойля-Мариотта не работает, и что следует учитывать давление электронов, которые подчиняются незадолго до этого открытой статистике Ферми-Дирака. Таким об-

разом, равновесие белых карликов обеспечивается равенством силы гравитации и давления вырожденного электронного газа.
Следующим закономерным вопросом стало: “А все ли звезды после исчерпания в них запасов термоядерной энергии превращаются в белые карлики?” На основе идеи Фаулера летом 1930 года С.Чандрасекар разработал полную теорию белых карликов [3], где показал, что в белые карлики превращаются только звезды с массой ниже критического. значения Мкр, названного пределом Чандрасекара. Независимо от С.Чандрасекара Л.Д.Ландау [4] также вывел выражение для верхнего предела массы белого карлика и ответил на другой важный вопрос о том, что будет происходить со звездой, которая исчерпала запас внутренней энергии и имеет массу, превосходящую предел Чандрасека-

ра. По его мнению, звезда будет коллапсировать до тех пор, пока не возникнет гигантское атомное ядро с плотностью ~10иг-слГ3 -1015г-слГ3 и размерами порядка 10 км.
А в 1934 году В.Бааде и Ф.Цвикки [5] написали одну из самых пророческих работ в астрономической литературе, которая заканчивалась следующими словами: “Со всеми ограничениями мы выдвигаем идею о том, что сверхновая представляет собой переход от обычных звезд к нейтронным звездам, которые в своей конечной стадии состоят из очень плотно упакованных нейтронов”. В 1939 году Дж.Оппенгеймер и Г.Волков [б] создали модель нейтронной звезды, а также оценили ее максимально возможную массу (предел Оппенгеймера - Волкова).
Исследуя проблему конечной стадии эволюции еще более массивных звезд, в том же году Оппенгеймер и Снайдер [7] заключили следующее: “Когда термоядерные источники энергии будут исчерпаны, достаточно тяжелая звезда начнет коллапсировать. Это сжатие будет неограниченно продолжаться, пока радиус звезды не достигнет своего гра-

профиля импульса пульсара для поиска случаев микролинзирования пульсара.
В нашей работе используется хронометрирование пульсаров для обнаружения релятивистского запаздывания в гравитационном поле невидимого компактного объекта, расположенного близко к лучу зрения.
Как уже отмечалось во Введении, релятивистское запаздывание электромагнитных сигналов, распространяющихся в постоянном сферически симметричном гравитационном поле Солнца было обнаружено И.Шапиро [45]. Задача определения поля тяготения сферически симметричного тела называется задачей Шварцшильда. В случае статических полей метрика Шварцшильда записывается в следующем виде [95]:
где ! - координатное время,
с - скорость света,
г, 0,ф, - сферические координаты,
М - масса тяготеющего тела,
С - гравитационная постоянная,
А, В, К - постоянные, имеющие в ОТО следующие значения:
А = 2, В = К = 2 (1-а), а - произвольное вещественное число, принимающее различные значения в зависимости от выбора системы координат. Например, случай а =1 соответствует стандартным координатам,
а=0 - гармоническим координатам, /и = —т- имеет размерность длины,

а величина 2р называется гравитационным радиусом тела. Для всех тел Солнечной системы гравитационные радиусы тел очень малы по сравнению с их линейными радиусами.