Бисноватый-Коган Г.С. Релятивистская астрофизика и физическая космология Изд. стереотип.

URSS. 2022. 376 с. ISBN 978-5-9710-9601-6.

Белая офсетная бумага

Твердый переплет
Другой вариант 939 р. ››

Аннотация

В настоящей книге изложены вопросы релятивистской астрофизики и космологии, находящиеся в центре современных интересов изучения строения наблюдаемой Вселенной. Рассмотрены вопросы образования и приведены свойства релятивистских объектов: белых карликов, нейтронных звезд и черных дыр, а также релятивистских звездных скоплений. Изложена теория аккреции на релятивистские объекты, их наблюдательные свойства. Рассмотрены фридмановские решения, описывающие... (Подробнее)

Оглавление

Предисловие
I Релятивистская астрофизика
1	Равновесие и устойчивость звезд
	1.1.	Предмет изучения – астрономические объекты в условиях сильной гравитации и при больших скоростях
	1.2.	Равновесие звезды
	1.3.	Политропное уравнение состояния
	1.4.	Политропные звезды
	1.5.	Теорема вириала и устойчивость звезды
2	Белые карлики и нейтронные звезды
	2.1.	Уравнение состояния при больших плотностях и температурах. Белые карлики. Чандрасекаровский предел массы
	2.2.	Уравнение Оппенгеймера–Волкова. Нейтронные звезды
	2.3.	Кулоновский кристалл
	2.4.	Неравновесный слой
	2.5.	Кварковые звезды
	2.6.	Предел массы нейтронной звезды
3	Черные дыры
	3.1.	Уравнения общей теории относительности
	3.2.	Сферически-симметричное поле в пустоте: решение Шварцшильда (1916)
	3.3.	Гравитационный радиус и горизонт событий
	3.4.	Вращающаяся черная дыра: решение Керра
	3.5.	Извлечение энергии из вращающейся черной дыры: механизм Пенроуза; сверхизлучение Зельдовича
4	Аккреция на черные дыры I
	4.1.	Аккреция политропного газа
	4.2.	Усиление магнитного поля при аккреции. Хаотическое магнитное поле: гипотеза равнораспределения. Излучение замагниченного газа при аккреции
	4.3.	Крупномасштабное магнитное поле: образование диска и картина стационарной аккреции
5	Аккреция на черные дыры II
	5.1.	Черные дыры в двойных системах, полость Роша
	5.2.	Дисковая аккреция на черную дыру: стандартное решение для турбулентного диска
	5.3.	Оптически толстые и оптически тонкие модели
	5.4.	Конвекция, корона и спектры излучения аккреционных дисков
	5.5.	Механизмы возникновения турбулентности
	5.6.	Случай большого потока массы при аккреции: диски с адвекцией
	5.7.	Извлечение вращательной энергии из черной дыры: механизм Бландфорда–Знаека
6	Наблюдения релятивистских объектов
	6.1.	Белые карлики. Радиопульсары
	6.2.	Двойные звездные системы: измерения массы звезд
	6.3.	Двойные рентгеновские источники: черные дыры в двойных системах, микроквазары
	6.4.	Двойные рентгеновские источники: рентгеновские пульсары и рентгеновские барстеры. Подкрученные пульсары
7	Аккреция на нейтронные звезды
	7.1.	Аккреция на замагниченную нейтронную звезду. Альфвеновская поверхность, неустойчивости и проникновение
	7.2.	Горячее пятно
	7.3.	Аккретор и пропеллер. Раскрутка звезды при дисковой аккреции, стационарный период. Экранирование магнитных полей
	7.4.	Пограничный слой
	7.5.	Аккреция на быстровращающуюся звезду со слабым магнитным полем
8	Радиопульсары
	8.1.	Модель наклонного ротатора
	8.2.	Униполярный генератор: модель Голдрайха–Джулиана
	8.3.	Потери вращательной энергии, индекс торможения
	8.4.	Звездотрясения и скачки периодов
	8.5.	Магнитные поля пульсаров
	8.6.	Двойные и подкрученные радиопульсары
	8.7.	Определение масс нейтронных звезд. Проверка общей теории относительности
	8.8.	Излучение гравитационных волн при слиянии нейтронных звезд. Космические гамма-всплески
9	Звездные скопления
	9.1.	Релятивистские звездные скопления
	9.2.	Динамическая и термодинамическая устойчивость. Граво-термическая катастрофа
	9.3.	Эволюция скоплений и образование сверхмассивных черных дыр
	9.4.	Звездные скопления вокруг сверхмассивных черных дыр
10	Эволюция массивных звезд и сверхновые
	10.1.	Ядерная эволюция массивных звезд
	10.2.	Динамическая устойчивость и критические состояния звезд различных масс
	10.3.	Вспышки сверхновых. Механизмы взрывов сверхновых. Магнито-ротационная модель
	10.4.	Космические гамма-всплески (КГВ) и сверхновые
Литература, рекомендуемая к Части I
II Физическая космология
11	Космологические модели
	11.1.	Уравнения Эйнштейна
	11.2.	Решения Фридмана
	11.3.	Красное смещение. Постоянная Хаббла
12	Ранние стадии расширения Вселенной
	12.1.	Бариогенезис
	12.2.	Смена эпох при расширении Вселенной
	12.3.	Нуклеосинтез в расширяющейся Вселенной
13	Гравитационная неустойчивость
	13.1.	Джинсовская неустойчивость
	13.2.	Гравитационная неустойчивость в расширяющейся Вселенной
	13.3.	Рост первичных возмущений
	13.4.	Нелинейные стадии развития гравитационной неустойчивости
14	Реликтовое излучение
	14.1.	Предсказание Гамова
	14.2.	Наблюдательное открытие
	14.3.	Предыстория
	14.4.	Свойства реликтового излучения
	14.5.	Флуктуации реликтового излучения
	14.6.	Наблюдения флуктуаций реликтового излучения
	14.7.	Определение глобальных параметров Вселенной
	14.8.	Будущие эксперименты
15	Космомикрофизика
	15.1.	Ограничения на массу покоя нейтрино
	15.2.	Ограничения на число легких слабовзаимодействующих частиц
	15.3.	Темная материя
	15.4.	Темная энергия
16	Фоновые составляющие Вселенной
	16.1.	Реликтовое излучение, нейтрино и гравитоны
	16.2.	Очень длинные гравитационные волны
	16.3.	Первичные черные дыры
	16.4.	Нейтрино средних энергий
	16.5.	Космические лучи
17	Проблемы современной космологии – очень ранняя Вселенная
	17.1.	Основные уравнения
	17.2.	Планковские масштабы
	17.3.	Свойства скалярных полей
	17.4.	Доменные стенки
	17.5.	Космические струны
	17.6.	Ежики (hedgehogs) и монополи
	17.7.	Текстуры (textures)
	17.8.	Инфляция
	17.9.	Формирование спектра возмущений на стадии инфляции
Литература, рекомендуемая к Части II
Список избранных трудов Г.С.Бисноватого-Когана

Предисловие

Моим родителям

Когда я поступил в аспирантуру МФТИ, моим первым заданием осенью 1964 года было заполнение формул в рукописи второй части обзора моего руководителя Я.Б.Зельдовича и его соавтора И.Д.Новикова под названием "Релятивистская астрофизика II" для журнала "Успехи физических наук" (УФН). Первая часть этого обзора к тому времени уже была в печати. Вскоре была написана книга под тем же названием, основанная на этих двух частях обзора, которая впоследствии, сильно дополненная, была издана в двух томах под другими названиями. В этих обзорах и книгах было (видимо, впервые) дано систематическое изложение вопросов релятивистской астрофизики, сформулированных к тому времени. Сам термин "релятивистская астрофизика" в применении к науке, зародившейся после открытия квазаров в 1963 году, появился в работе знаменитого квартета: Ф.Хойла, У.Фаулера, Г. и М.Бербиджей, – и эта наука получила очень быстрое развитие после открытия пульсаров, рентгеновских и гаммаНисточников внутри и вне нашей Галактики.

Изложение физических вопросов космологии было дано уже в последней части книги, а затем, в многократно расширенном варианте, в книге "Строение и эволюция Вселенной". В промежутке между публикациями этих двух книг, в 1971 году появилась книга Дж.Пиблса, в названии которой было (видимо, впервые) использовано словосочетание "физическая космология". Это название как нельзя лучше отражает суть нового этапа развития космологии, стоящего на фундаменте наблюдений реликтового изучения и его флуктуаций, статистического анализа глубоких обзоров галактик и их скоплений, а также на использовании новейших достижений в исследовании элементарных частиц и физических полей. По иронии судьбы я оказался переводчиком книги Дж.Пиблса на русский язык, в то время как двумя редакторами книги были Я.Б.Зельдович и И.Д.Новиков.

Быстрое развитие этих областей астрофизики сопровождалось написанием подробных монографий по разным вопросам этой тематики. В 1980-х годах вышли две обзорных книги Я.Б.Зельдовича с соавторами, где излагались основные результаты, полученные к тому времени в этих двух тесно связанных областях астрофизики. С тех пор прошло более 20 лет. В настоящей книге сделана попытка осветить состояние этих вопросов с современной точки зрения. В значительной степени книга основана на спецкурсе лекций, которые ее автор читал в последние несколько лет студентам 5-го курса МИФИ, на кафедре теоретической ядерной физики.

Я выражаю искреннюю благодарность О.Д.Торопиной за помощь в работе, а также А.Д.Чернину за дружескую поддержку при написании этой книги.

Г.С.Бисноватый-Коган, 26 июля 2009 года

Об авторе

Бисноватый-Коган Геннадий Семенович

Доктор физико-математических наук, профессор кафедры теоретической физики МИФИ, главный научный сотрудник Института космических исследований РАН. Специалист в области астрофизики. Член Ученого совета ИКИ РАН, специализированных докторских советов ИКИ РАН и ГАИШ МГУ. Член редколлегии журналов «Gravitation and Cosmology», «Astronomical & Astrophysical Transactions» и «Астрофизика» (Армянской АН). Автор более 370 научных работ, в том числе 5 монографий.

Г. С. Бисноватый-Коган впервые предложил модель магниторотационного взрыва, объясняющую вспышки сверхновых с образованием нейтронных звезд и направленные выбросы в космических гамма-всплесках. Им предсказано существование и свойства подкрученных радиопульсаров в тесных двойных системах, прошедших стадию аккреции. Показано существование в общей теории относительности устойчивых звездных скоплений с произвольно большим красным смещением в центре и энергией связи, близкой к энергии покоя. Рассчитаны свойства фона нейтрино средних энергий во Вселенной, излучаемых при образовании нейтронных звезд и черных дыр.