РЕЛЯТИВИСТСКАЯ АСТРОФИЗИКА

РЕЛЯТИВИСТСКАЯ АСТРОФИЗИКА раздел
астрофизики, в к-ром изучаются астрономич. явления и небесные тела в условиях,
для к-рых неприменимы классич. механика и закон тяготения Ньютона. К таким
условиям относятся: скорость движения, близкая к скорости света, чрезвычайно
высокие значения давления и плотности энергии (достигающие или превышающие
плотность массы покоя, умноженную на квадрат скорости света), а также гравитац.
потенциала (близкие к квадрату скорости света). В основе Р. а. лежат специальная
и общая теории относительности (см. Относительности теория, Тяготение).

Первая работа, относящаяся по своему содержанию
к Р. а., появилась в 1916, когда К. Шварцшильд теоретически исследовал
гравитационное поле вокруг сильно сжатой массы. Он ввёл понятие гравитационного
радиуса rсоответствующего массе М : r=
2GM/c², где G - гравитационная постоянная, с - скорость
света (для Солнца r равен 3 км, для Земли - 1
см).
Это
понятие сыграло большую роль в дальнейшем развитии Р. а.

Сверхплотные звёзды, у к-рых масса сосредоточена
внутри сферы с радиусом, меньшим, чем r, обладают рядом
необычных свойств. Так, падающая к звезде частица при приближении к гравитац.
радиусу приобретает скорость, приближающуюся к скорости света.

Релятивистское замедление времени становится
бесконечным вблизи гравитац. радиуса. Далёкий наблюдатель (обладающий необходимыми
инструментами) увидел бы, что частица асимптотически (при t ^_>
к бесконечности ) приближается к сфере с радиусом, равным r,
но
не может увидеть, как частица пересекает сферу. Изнутри этой сферы энергия
выйти не может. Так была заложена основа совр. теории "чёрных дыр".

В 1930-40-х гг. было объяснено (амер. астрономы
У. Бааде и Ф. Цвикки, сов. физик Л. Д. Ландау и амер. физики
Р. Оппенгеймер и Дж. М. Волков) превращение обычных звёзд достаточно
большой массы в конце эволюции в нейтронные звёзды, в к-рых плотность
вещества достигает 10¹⁴ - 10¹⁵ г/см³.
В
результате звёзды с массой, близкой к массе Солнца, превращаются в нейтронные
звёзды с радиусом ок. 10 км и гравитац. потенциалом, достигающим
0,3 с² па поверхности. Позже были изучены пути превращения в
"чёрную дыру" обычных звёзд с массой, в 2-3 раза превышающей массу Солнца.

Быстрое развитие Р. а. в 60-е гг. привело
к целеустремлённым поискам возможных проявлений релятивистских состояний
звёзд. Было отмечено, что звёзды в таком состоянии могут играть роль невидимых
спутников в двойных системах, где второй компонент - нормальная звезда.
Струи газа, захваченного из окружающего пространства, ускоренные до скорости,
близкой к скорости света, могут быть источником рентгеновского излучения
при ударе о поверхность нейтронной звезды или при столкновении струй между
собой. Однако широкое признание Р. а. получила после открытия (1967) пульсаров,
представляющих
собой быстро вращающиеся нейтронные звёзды.

С помощью приборов, поднятых за пределы
атмосферы, были открыты источники рентгеновского излучения в составе двойных
звёзд. Нек-рые из этих источников оказались нейтронными звёздами с сильным
магнитным полем, испускающими направленные потоки рентгеновского излучения.
Излучение при этом является следствием перетекания газа с поверхности нормальной
звезды (входящей в состав двойной звезды) на поверхность нейтронной звезды.
В двух случаях с большой вероятностью можно считать, что одним из компонентов
является "чёрная дыра", в гравитац. поле к-рой разогревается и испускает
рентгеновские лучи газ, истекающий с поверхности другого компонента - нормальной
звезды. При исследовании процесса сжатия нормальной звезды в нейтронную
было обнаружено, что магнитное поле при этом усиливается обратно пропорционально
площади поверхности звезды, т. е. в миллиарды раз.

Менее разработана теория квазаров. Однако
не подлежит сомнению, что и в этих объектах большую роль играют магнитное
поле, внутренние движения газа, релятивистские частицы. Возможно и наличие
"чёрной дыры" в центре квазара.

Значит. место в Р. а. уделяется изучению
космических
лучей, а также гамма-излучения, являющегося результатом взаимодействия
протонов и более тяжёлых ядер космич. лучей с межзвёздным веществом.

Взрывы сверхновых звёзд, сопровождающиеся
образованием нейтронных звёзд и "чёрных дыр" и приводящие, по-видимому,
к выбрасыванию быстрых частиц, т. е. космич. лучей, также являются предметом
исследований Р. а.

Одно из направлений Р. а.- исследование
гравитац. волн (см. Гравитационное излучение).

Р. а. в своих выводах тесно соприкасается
с космологией.

Вопросы Р. а. наиболее глубоко исследуются
в СССР, США и Великобритании.

Лит.: Зельдович Я. Б., Новиков И.
Д., Релятивистская астрофизика, М., 1967; их же. Теория тяготения и эволюция
звёзд, М., 1971; их же, Строение и эволюция Вселенной, М., 1975; Пиблс
П., Физическая космология, пер. с англ., М., 1975. Я. Б. Зельдович.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я