А Б В Г Д Е Є Ж З І Ї Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Я
Астрофізика - висока енергія
Астрофізика високих енергій - наука спостережна, що вимагає створення нових інструментів, телескопів, приймачів випромінювання. Тому в книзі наведено короткий чітке і ясне опис приладів, що дозволяють досліджувати Всесвіт в найширшому діапазоні довжин хвиль від радіо - до жорстких гамма-променів. У книзі розглянуті космічні експерименти, здійснені за останнє десятиліття, завдяки яким склалися або підтвердилися вже які були ставлення до нашій Галактиці і позагалактичних об'єктах. Багатьом астрономам в їх роботі необхідні результати, отримані на орбітальних обсерваторіях. У книзі наводяться їх опис та основні характеристики.
Для астрофізики високих енергій найбільш важливими періодами еволюції зірки є її заключні стадії. Конкретне стан, яким завершується еволюція зірки, визначається її кінцевої масою. Воно також істотно залежить від еволюції зірки безпосередньо перед колапсом - стадії, понятий абсолютно недостатньо. Але природа самих заключних стадій зрозуміла добре. В ході еволюції в зірках утворюються все більш і більш важкі атомні ядра, причому з усіх стабільних елементів найбільшою енергією зв'язку на нуклон має залізо. Значить, при синтезі наступних елементів енергія виділятися не буде - немає більш низького енергетичного стану, в яке міг би перейти елемент.
Цей вислів широко використовується в астрофізиці високих енергій для оцінки енергетики джерел, випромінювання яких передбачається синхротронним.
Термін нетепловое випромінювання часто використовується в астрофізиці високих енергій. Він дуже невдалий, оскільки все механізми випромінювання в певному сенсі теплові. Цей термін традиційно позначає безперервне випромінювання частинок, розподіл яких по енергіях відрізняється від максвеллівський, інакше кажучи, безперервне випромінювання, спектр якого не схожий ні на спектр гальмівного випромінювання, ні на спектр абсолютно чорного тіла.
Книга відомого англійського астрофізика є вступ до нової бурхливо розвивається область астрономії - астрофізику високих енергій. Вона присвячена явищам, відкритим протягом останніх десятиліть і інтенсивно вивчаються як наземними засобами, так і за допомогою приладів, винесених на навколоземні орбіти. Велику увагу приділено космічних променів, їх походженням, поширенню до Землі утриманню в Галактиці взаємодії з речовиною.
Тепер, коли відомий принцип роботи детекторів космічних променів, рентгенівського і 7-випромінювання, можна включити їх в телескоп. Примітно, що в даному вступному курсі з астрофізики високих енергій такі телескопи описані задовго до інструментів, які використовуються для спостережень в радіо -, інфрачервоному і оптичному діапазонах. Помітна різниця між двома типами телескопів полягає в тому, що фотони високих енергій проявляють себе в них як частки, і ми не робимо великий помилки, розглядаючи їх відповідно до корпускулярної теорії світла Ньютона.
Ця книга присвячена видатним досягненням астрономії та астрофізики за останні двадцять років. Мета цієї книги - познайомити читача з сучасними результатами, серед яких найбільш цікаві отримані в рамках астрофізики високих енергій. Узагальнюючи досить широко, можна сказати, що до 1950 р астрономія вивчала головним чином зірки і зоряні системи - галактики і гарячі хмари газу. З 1945 р стали можливі астрономічні спостереження в багатьох нових діапазонах довжин хвиль, тому радіоастрономія, ультрафіолетова, інфрачервона, рентгенівська і гамма-астрономія виросли в самостійні дисципліни. Завдяки новим методам спостережень були відкриті джерела, що випромінюють величезну енергію в перерахованих діапазонах. Крім того, ці спостереження свідчать про те, що у Всесвіті дуже широко поширене релятивістське речовина і що воно народжується в ході виключно бурхливих подій. Знову відкриті класи об'єктів; радіогалактики, квазари, пульсари, рентгенівські подвійні джерела 7-всплес-ков - пов'язані з астрофізикою високих енергій значно сильніше, ніж вважалося до цих пір. Ці об'єкти ставлять перед фізиком абсолютно нові проблеми і навіть дозволяють йому перевіряти справедливість відкритих ним законів в екстремальних умовах, що не досяжних ні в лабораторії, ні навіть в Сонячній системі.
Я включив в курс багато такого, про що в серйозних монографіях не сміють згадувати: економічні та політичні аспекти астрофізики високих енергій, психологія астрофізиків і фізиків на передньому краї досліджень і травні власну думку з приводу багатьох речей. Про останній я буду завжди ясно попереджати.
І дійсно, в цій області є деякі ознаки уплощения, але статистика тут дуже погана, і повторний аналіз, виконаний деякими авторами, показав, що немає достатньо вагомих аргументів, що вказують на те, що нахил відновиться. Однак всі згодні з тим, що в цій області спектра, безсумнівно, є частинки, що кидають виклик фахівцям з астрофізики високих енергій, які повинні знайти пояснення цього спектра. Такі високоенергійні космічні промені рідкісні.
Підкреслимо знову - нас цікавить фізика цих процесів, але не тільки як засіб визначення властивостей космічних променів, а для розуміння всієї астрофізики високих енергій. Наше обговорення буде значно коротшим, ніж аналіз, виконаний в гл. Отримані результати будуть застосовані до електрон-фотонних каскадах.
Схематична модель активного ядра галактики. Компактний джерело потужного безперервного випромінювання і космічних променів нагріває і збуджує газ в оточуючих волокнистих хмарах. Інтерес до ядер галактик настільки великий тому, що вони абсолютно не схожі за своїми властивостями на будь-які інші астрономічні системи. І майже напевно вони в значно більшому ступені ніж інші системи, мають відношення до нових розділів астрофізики, зокрема до астрофізиці високих енергій і релятивістської астрофізики.
Оскільки це швидко розвивається наука, потік інформації в ній великий. Разом з тим монографій, присвячених окремим її напрямками, поки написано мало. Пропонована увазі радянського читача книга королівського астронома Шотландії Малькольма Лонгейра є першим введенням в астрофізику високих енергій. В її основі лежить курс лекцій, прочитаний Лонгейром студентам Кембриджського університету. Завдяки сильному астрономічному ухилу книга буде корисна астрофізикам і фізикам, що наближуються астрономічних досліджень.
Протягом останніх десятиліть ознаменувалися бурхливим розвитком астрофізики, обумовленим тим, що до традиційного оптичного діапазону додалися радіо -, інфрачервоний, ультрафіолетовий, рентгенівський і гамма-діапазони спектра. Значно вдосконалилися методи реєстрації потоку заряджених високоенергічних частинок - космічних променів. Це призвело до відкриття нових класів галактичних і позагалактичних об'єктів: квазарів, пульсарів, радиогалактик, джерел рентгенівських і гамма-сплесків. У радіо діапазоні було відкрито реліктове випромінювання, що збереглося від ранніх стадій еволюції Всесвіту. Всі ці спостереження не тільки значно розширили, а й змінили багато раніше існуючі уявлення про навколишній світ, що призвело до створення нової галузі астрономії - астрофізики високих енергій.
Складність викладання подібних курсів фізики для випускників полягає в тому, що в них пропонується для засвоєння дуже великий обсяг матеріалу, тому важко викласти будь-яку задачу, що стоїть на передньому краї поточних досліджень, на рівні властивому практиці наукового дослідження. Це означає, що у більшості з нас є два підходи до фізики. Одного ми дотримуємося, навчаючи студентів, інший використовуємо, коли проводимо серйозні дослідження, і нам важливо отримати правильну відповідь. Я вважаю, що одна з найбільших проблем в методиці викладання фізики полягає якраз в тому, що на перший погляд цей предмет здається трохи консервативним і навіть закостенілим, хоча насправді нас приваблює в фізиці саме те, що це надзвичайно захоплююча, дає поживу для розуму, бурхливо розвивається наука. Справжній курс був задуманий таким, щоб він переніс студентів на самий передній край сучасних досліджень, що ведуться в усьому діапазоні астрофізики високих енергій.
Ця книга присвячена видатним досягненням астрономії та астрофізики за останні двадцять років. Мета цієї книги - познайомити читача з сучасними результатами, серед яких найбільш цікаві отримані в рамках астрофізики високих енергій. Узагальнюючи досить широко, можна сказати, що до 1950 р астрономія вивчала головним чином зірки і зоряні системи - галактики і гарячі хмари газу. З 1945 р стали можливі астрономічні спостереження в багатьох нових діапазонах довжин хвиль, тому радіоастрономія, ультрафіолетова, інфрачервона, рентгенівська і гамма-астрономія виросли в самостійні дисципліни. Завдяки новим методам спостережень були відкриті джерела, що випромінюють величезну енергію в перерахованих діапазонах. Крім того, ці спостереження свідчать про те, що у Всесвіті дуже широко поширене релятивістське речовина і що воно народжується в ході виключно бурхливих подій. Знову відкриті класи об'єктів; радіогалактики, квазари, пульсари, рентгенівські подвійні джерела 7-всплес-ков - пов'язані з астрофізикою високих енергій значно сильніше, ніж вважалося до цих пір. Ці об'єкти ставлять перед фізиком абсолютно нові проблеми і навіть дозволяють йому перевіряти справедливість відкритих ним законів в екстремальних умовах, що не досяжних ні в лабораторії, ні навіть в Сонячній системі.
Ця книга присвячена видатним досягненням астрономії та астрофізики за останні двадцять років. Мета цієї книги - познайомити читача з сучасними результатами, серед яких найбільш цікаві отримані в рамках астрофізики високих енергій. Узагальнюючи досить широко, можна сказати, що до 1950 р астрономія вивчала головним чином зірки і зоряні системи - галактики і гарячі хмари газу. З 1945 р стали можливі астрономічні спостереження в багатьох нових діапазонах довжин хвиль, тому радіоастрономія, ультрафіолетова, інфрачервона, рентгенівська і гамма-астрономія виросли в самостійні дисципліни. Завдяки новим методам спостережень були відкриті джерела, що випромінюють величезну енергію в перерахованих діапазонах. Крім того, ці спостереження свідчать про те, що у Всесвіті дуже широко поширене релятивістське речовина і що воно народжується в ході виключно бурхливих подій. Знову відкриті класи об'єктів; радіогалактики, квазари, пульсари, рентгенівські подвійні джерела 7-всплес-ков - пов'язані з астрофізикою високих енергій значно сильніше, ніж вважалося до цих пір. Ці об'єкти ставлять перед фізиком абсолютно нові проблеми і навіть дозволяють йому перевіряти справедливість відкритих ним законів в екстремальних умовах, що не досяжних ні в лабораторії, ні навіть в Сонячній системі. У 1975 р був відкритий пульсар в тісній подвійній системі це дозволило з високою точністю перевірити слідства загальної теорії відносності в гравітаційних полях, які значно перевищують гравітаційні поля в межах Сонячної системи. І останній приклад: поступово накопичуються дані про те, що основним джерелом енергії активних ядер галактик, відповідальних за все великомасштабні явища астрофізики високих енергій, найімовірніше є надмасивні чорні діри, які генерують дуже сильні гравітаційні поля.
Для астрофізики високих енергій найбільш важливими періодами еволюції зірки є її заключні стадії. Конкретне стан, яким завершується еволюція зірки, визначається її кінцевої масою. Воно також істотно залежить від еволюції зірки безпосередньо перед колапсом - стадії, понятий абсолютно недостатньо. Але природа самих заключних стадій зрозуміла добре. В ході еволюції в зірках утворюються все більш і більш важкі атомні ядра, причому з усіх стабільних елементів найбільшою енергією зв'язку на нуклон має залізо. Значить, при синтезі наступних елементів енергія виділятися не буде - немає більш низького енергетичного стану, в яке міг би перейти елемент.
Цей вислів широко використовується в астрофізиці високих енергій для оцінки енергетики джерел, випромінювання яких передбачається синхротронним.
Термін нетепловое випромінювання часто використовується в астрофізиці високих енергій. Він дуже невдалий, оскільки все механізми випромінювання в певному сенсі теплові. Цей термін традиційно позначає безперервне випромінювання частинок, розподіл яких по енергіях відрізняється від максвеллівський, інакше кажучи, безперервне випромінювання, спектр якого не схожий ні на спектр гальмівного випромінювання, ні на спектр абсолютно чорного тіла.
Книга відомого англійського астрофізика є вступ до нової бурхливо розвивається область астрономії - астрофізику високих енергій. Вона присвячена явищам, відкритим протягом останніх десятиліть і інтенсивно вивчаються як наземними засобами, так і за допомогою приладів, винесених на навколоземні орбіти. Велику увагу приділено космічних променів, їх походженням, поширенню до Землі утриманню в Галактиці взаємодії з речовиною.
Тепер, коли відомий принцип роботи детекторів космічних променів, рентгенівського і 7-випромінювання, можна включити їх в телескоп. Примітно, що в даному вступному курсі з астрофізики високих енергій такі телескопи описані задовго до інструментів, які використовуються для спостережень в радіо -, інфрачервоному і оптичному діапазонах. Помітна різниця між двома типами телескопів полягає в тому, що фотони високих енергій проявляють себе в них як частки, і ми не робимо великий помилки, розглядаючи їх відповідно до корпускулярної теорії світла Ньютона.
Ця книга присвячена видатним досягненням астрономії та астрофізики за останні двадцять років. Мета цієї книги - познайомити читача з сучасними результатами, серед яких найбільш цікаві отримані в рамках астрофізики високих енергій. Узагальнюючи досить широко, можна сказати, що до 1950 р астрономія вивчала головним чином зірки і зоряні системи - галактики і гарячі хмари газу. З 1945 р стали можливі астрономічні спостереження в багатьох нових діапазонах довжин хвиль, тому радіоастрономія, ультрафіолетова, інфрачервона, рентгенівська і гамма-астрономія виросли в самостійні дисципліни. Завдяки новим методам спостережень були відкриті джерела, що випромінюють величезну енергію в перерахованих діапазонах. Крім того, ці спостереження свідчать про те, що у Всесвіті дуже широко поширене релятивістське речовина і що воно народжується в ході виключно бурхливих подій. Знову відкриті класи об'єктів; радіогалактики, квазари, пульсари, рентгенівські подвійні джерела 7-всплес-ков - пов'язані з астрофізикою високих енергій значно сильніше, ніж вважалося до цих пір. Ці об'єкти ставлять перед фізиком абсолютно нові проблеми і навіть дозволяють йому перевіряти справедливість відкритих ним законів в екстремальних умовах, що не досяжних ні в лабораторії, ні навіть в Сонячній системі.
Я включив в курс багато такого, про що в серйозних монографіях не сміють згадувати: економічні та політичні аспекти астрофізики високих енергій, психологія астрофізиків і фізиків на передньому краї досліджень і травні власну думку з приводу багатьох речей. Про останній я буду завжди ясно попереджати.
І дійсно, в цій області є деякі ознаки уплощения, але статистика тут дуже погана, і повторний аналіз, виконаний деякими авторами, показав, що немає достатньо вагомих аргументів, що вказують на те, що нахил відновиться. Однак всі згодні з тим, що в цій області спектра, безсумнівно, є частинки, що кидають виклик фахівцям з астрофізики високих енергій, які повинні знайти пояснення цього спектра. Такі високоенергійні космічні промені рідкісні.
Підкреслимо знову - нас цікавить фізика цих процесів, але не тільки як засіб визначення властивостей космічних променів, а для розуміння всієї астрофізики високих енергій. Наше обговорення буде значно коротшим, ніж аналіз, виконаний в гл. Отримані результати будуть застосовані до електрон-фотонних каскадах.
Схематична модель активного ядра галактики. Компактний джерело потужного безперервного випромінювання і космічних променів нагріває і збуджує газ в оточуючих волокнистих хмарах. Інтерес до ядер галактик настільки великий тому, що вони абсолютно не схожі за своїми властивостями на будь-які інші астрономічні системи. І майже напевно вони в значно більшому ступені ніж інші системи, мають відношення до нових розділів астрофізики, зокрема до астрофізиці високих енергій і релятивістської астрофізики.
Оскільки це швидко розвивається наука, потік інформації в ній великий. Разом з тим монографій, присвячених окремим її напрямками, поки написано мало. Пропонована увазі радянського читача книга королівського астронома Шотландії Малькольма Лонгейра є першим введенням в астрофізику високих енергій. В її основі лежить курс лекцій, прочитаний Лонгейром студентам Кембриджського університету. Завдяки сильному астрономічному ухилу книга буде корисна астрофізикам і фізикам, що наближуються астрономічних досліджень.
Протягом останніх десятиліть ознаменувалися бурхливим розвитком астрофізики, обумовленим тим, що до традиційного оптичного діапазону додалися радіо -, інфрачервоний, ультрафіолетовий, рентгенівський і гамма-діапазони спектра. Значно вдосконалилися методи реєстрації потоку заряджених високоенергічних частинок - космічних променів. Це призвело до відкриття нових класів галактичних і позагалактичних об'єктів: квазарів, пульсарів, радиогалактик, джерел рентгенівських і гамма-сплесків. У радіо діапазоні було відкрито реліктове випромінювання, що збереглося від ранніх стадій еволюції Всесвіту. Всі ці спостереження не тільки значно розширили, а й змінили багато раніше існуючі уявлення про навколишній світ, що призвело до створення нової галузі астрономії - астрофізики високих енергій.
Складність викладання подібних курсів фізики для випускників полягає в тому, що в них пропонується для засвоєння дуже великий обсяг матеріалу, тому важко викласти будь-яку задачу, що стоїть на передньому краї поточних досліджень, на рівні властивому практиці наукового дослідження. Це означає, що у більшості з нас є два підходи до фізики. Одного ми дотримуємося, навчаючи студентів, інший використовуємо, коли проводимо серйозні дослідження, і нам важливо отримати правильну відповідь. Я вважаю, що одна з найбільших проблем в методиці викладання фізики полягає якраз в тому, що на перший погляд цей предмет здається трохи консервативним і навіть закостенілим, хоча насправді нас приваблює в фізиці саме те, що це надзвичайно захоплююча, дає поживу для розуму, бурхливо розвивається наука. Справжній курс був задуманий таким, щоб він переніс студентів на самий передній край сучасних досліджень, що ведуться в усьому діапазоні астрофізики високих енергій.
Ця книга присвячена видатним досягненням астрономії та астрофізики за останні двадцять років. Мета цієї книги - познайомити читача з сучасними результатами, серед яких найбільш цікаві отримані в рамках астрофізики високих енергій. Узагальнюючи досить широко, можна сказати, що до 1950 р астрономія вивчала головним чином зірки і зоряні системи - галактики і гарячі хмари газу. З 1945 р стали можливі астрономічні спостереження в багатьох нових діапазонах довжин хвиль, тому радіоастрономія, ультрафіолетова, інфрачервона, рентгенівська і гамма-астрономія виросли в самостійні дисципліни. Завдяки новим методам спостережень були відкриті джерела, що випромінюють величезну енергію в перерахованих діапазонах. Крім того, ці спостереження свідчать про те, що у Всесвіті дуже широко поширене релятивістське речовина і що воно народжується в ході виключно бурхливих подій. Знову відкриті класи об'єктів; радіогалактики, квазари, пульсари, рентгенівські подвійні джерела 7-всплес-ков - пов'язані з астрофізикою високих енергій значно сильніше, ніж вважалося до цих пір. Ці об'єкти ставлять перед фізиком абсолютно нові проблеми і навіть дозволяють йому перевіряти справедливість відкритих ним законів в екстремальних умовах, що не досяжних ні в лабораторії, ні навіть в Сонячній системі.
Ця книга присвячена видатним досягненням астрономії та астрофізики за останні двадцять років. Мета цієї книги - познайомити читача з сучасними результатами, серед яких найбільш цікаві отримані в рамках астрофізики високих енергій. Узагальнюючи досить широко, можна сказати, що до 1950 р астрономія вивчала головним чином зірки і зоряні системи - галактики і гарячі хмари газу. З 1945 р стали можливі астрономічні спостереження в багатьох нових діапазонах довжин хвиль, тому радіоастрономія, ультрафіолетова, інфрачервона, рентгенівська і гамма-астрономія виросли в самостійні дисципліни. Завдяки новим методам спостережень були відкриті джерела, що випромінюють величезну енергію в перерахованих діапазонах. Крім того, ці спостереження свідчать про те, що у Всесвіті дуже широко поширене релятивістське речовина і що воно народжується в ході виключно бурхливих подій. Знову відкриті класи об'єктів; радіогалактики, квазари, пульсари, рентгенівські подвійні джерела 7-всплес-ков - пов'язані з астрофізикою високих енергій значно сильніше, ніж вважалося до цих пір. Ці об'єкти ставлять перед фізиком абсолютно нові проблеми і навіть дозволяють йому перевіряти справедливість відкритих ним законів в екстремальних умовах, що не досяжних ні в лабораторії, ні навіть в Сонячній системі. У 1975 р був відкритий пульсар в тісній подвійній системі це дозволило з високою точністю перевірити слідства загальної теорії відносності в гравітаційних полях, які значно перевищують гравітаційні поля в межах Сонячної системи. І останній приклад: поступово накопичуються дані про те, що основним джерелом енергії активних ядер галактик, відповідальних за все великомасштабні явища астрофізики високих енергій, найімовірніше є надмасивні чорні діри, які генерують дуже сильні гравітаційні поля.