Николай Иванович Шакура - Нейтронные звезды и «черные дыры» в двойных звездных системах

газовое давление, но роль электронного рас­
сеяния все еще велика, хотя и не столь эффективна,
54

как во внутренней области. И наконец, в самых внеш­
них, более холодных областях сильное влияние оказы­
вают и газовое давление, и процессы истинного погло­
щения. Две первые области схематически показаны на
рпс. 6. Внешние области по своей структуре весьма на­
поминают поверхностные слои звезд: самые внешние —
звезд похолоднее, более внутренние — звезд погорячее.

Рис. 6. Разрез аккре­
цирующего диска во­
круг «черной дыры»:
1 — внешняя устой­
чивая
зона
диска;
2 — внутренняя зона
с горячими пятпамп;
3 — «черная дыра>

Эти области обеспечивают оптическую и ультрафиоле­
товую светимости диска, и в ряде случаев, когда свети­
мость соседней звезды невелика, это излучение может
быть доступно для наблюдений.
Если внешние области являются довольно спокой­
ными (любые малые возмущения плотности вещества
или скорости его продвижения по радиусу со временем
быстро сглаживаются и исчезают), то во внутренней об­
ласти, где преобладает давление излучения, малые воз­
мущения, как впервые показали американские астро­
физики А. Лайтман и Д. Эрдли, должны нарастать и
приводить к разбиению диска на отдельные кольца и
сгустки. Автор и Р. А. Сюияев недавно (1975 г.) под­
робно рассмотрели эту неустойчивость. Оказалось, что
спокойный стационарный режим дисковой аккреции во
внутренней области невозможен из-за тепловой не­
устойчивости диска. Достаточно малых отклонений вы­
деляемого в диске в единицу времени количества энер­
гии (энерговыделения) от количества энергии, уноси­
мой с поверхности диска в ту же единицу временя
(энергоотвода), как эти отклонения начинают быстро
(экспоненциально) нарастать. В областях диска, где
энерговыделение превышает энергоотвод, диск начина­
ет вспухать, а в областях с превышением энергоотвода
над энерговыделением диск начинает сжиматься (диск
55

разбивается на быстрофлуктупруюшпе «горячие» и «хо­
лодные» пятна). Так как усредненное движение веще­
ства по радиусу происходит относительно медленно, то
частицы на данном расстоянии делают большое коли­
чество оборотов вокруг «черной дыры». Прежде чем
оно расплывется, несколько оборотов делает и горячее пятно. Это приводит к характерной квазипериодической структуре излучения диска. Время от времени
в нерегулярном, быстропеременном потоке излучения
должны появляться цепочки периодических импульсов,
период которых равен периоду вращения горячего пят­
на на данном радиусе. Чем ближе к «черной дыре»
возникает пятно, тем меньше этот период.
Выше мы уже говорили, что последняя устойчивая
орбита вокруг «черной дыры» находится на расстоянии
3 rg. Это относится только к «черной дыре», которая
не имеет углового момента. Если же «черная дыра» об­
ладает угловым моментом вращения, то, кац показал
в 1963 г. американский ученый Р., Керр, последние
устойчивые орбиты расположены «ближе» к «черной
дыре», и при максимально возможном моменте враще­
ния они находятся на расстоянии г „/2. На этой орбите
минимально возможный период обращения примерно
в 8 раз меньше, чем для «черной дыры» без вращения.
Изучая квазипериодическую переменность излучения
диска, в принципе можно определить, вокруг какой
«черной дыры» сформировался диск: «керровской» или
«шварцшильдовой».
Характерные времена нерегулярной переменности
заключены в интервале от периода вращения на послед­
ней устойчивой орбите (порядка долей миллисекунды)
до промежутка времени, необходимого веществу для
прохождения от границы устойчивой зоны до этой ор­
биты (около десятков секунд). Чем ближе к «черной
дыре» по диску опускается вещество, тем за более ко­
роткое время развивается неустойчивость и тем боль­
ше амплитуда флуктуаций выходящего из диска излу­
чения (более внутренние области являются и более го­
рячими, испускающими более жесткие кванты излуче­
ния). В результате, переменность излучения должна
сильнее всего проявляться в коротковолновом диапазо­
не излучения. Верхняя кривая на рис. 7 представляет
собой теоретически рассчитанный автором и Р. А. Сюпяевым спектр энергии, излучаемый диском (при его
56

светимости порядка критического эддингтоновского зна­
чения Ю38 (Л1/Л1с) эрг/с, когда --">