Кинг А.Р. Введение в классическую звездную динамику.
Перевод с английского

Об авторе

Айвэн Р. КИНГ (Photo by Paul Bishop, Jr.)

Профессор астрономии Калифорнийского университета в Беркли (США). Изучает звездные скопления и галактики. Окончив Гарвардский университет, в 1952 г. защитил диссертацию. После службы в Военно-морских силах США преподавал в Иллинойском, а с 1964 г. -- в Калифорнийском университете (Беркли). В 1978-80 гг. был президентом Американского астрономического общества; в 1973-76 гг. возглавлял комиссию "Звездные скопления" Международного астрономического союза. Член Национальной академии наук США и Американской академии искусств и наук.

В настоящее время исследования Кинга посвящены изучению звездного состава шаровых скоплений с использованием беспрецедентных возможностей Космического телескопа.

Научный авторитет Айвэна Кинга весьма высок. Его имя носят уравнения звездной динамики; "закон Кинга" и "профили Кинга" используются при изучении звездных скоплений и галактик. Многие годы Кинг координирует усилия международной группы астрономов, изучающих звездные системы с помощью Космического телескопа <Хаббл>. Профессор Кинг воспитал многих известных астрономов. Его доклады на научных конференциях неизменно привлекают внимание своей новизной и ясностью.

Оглавление

Предисловие к русскому изданию

Динамика звездных систем -- один из наиболее разработанных разделов теоретической астрономии и, в то же время, одна из наиболее живых и развивающихся ветвей этой древней науки. Вклад отечественных ученых в звездную динамику весьма высок и общепризнан: работы В.А.Амбарцумяна, Г.Г.Кузмина, Т.А.Агекяна, П.П.Паренаго, В.А.Антонова и других наших исследователей лежат в фундаменте этой науки; монографии К.Ф.Огородникова, В.Л.Поляченко и А.М.Фридмана давно уже стали каноническими пособиями в своей области. Однако современных учебников по этому предмету для начинающих исследователей у нас нет. Особенно остро отсутствие учебных книг стало ощущаться в последние годы, поскольку уже более десяти лет не издавались ни отечественные, ни переводные монографии и обзоры по этой тематике.

В то же время, происходит быстрое развитие этой области исследований, лежащей на стыке астрономии, классической механики и физики плазмы (ибо в звездных системах, как и в плазме, велика роль коллективных эффектов). Получено множество новых аналитических результатов и еще больше -- численных, обязанных появлению суперкомпьютеров, в том числе специализированных. Работу теоретиков стимулируют совершенно неожиданные, удивительные результаты, полученные при наблюдении звездных скоплений и галактик, а также сверхгалактических структур, отражающих эволюцию Вселенной с первых мгновений ее расширения.

Чтобы наши астрономы и физики продолжали участвовать и, по возможности, лидировать в этой области, требуется издание комплекта современных учебников по наблюдательным и теоретическим вопросам изучения звездных систем, начиная с простейших, базовых курсов. Мы рады, что первая наша попытка в этом направлении была поддержана Российским фондом фундаментальных исследований.

К моменту окончания работы над переводом этой книги ее американская версия еще не была опубликована; вполне вероятно, что на русском языке она увидит свет раньше, чем на английском. Мы чрезвычайно признательны профессору Кингу за разрешение работать над книгой параллельно с ним и благодарны всем коллегам, помогавшим нам в этой работе. Текст книги подвергся минимальному редактированию. Мы позволили себе расширить список литературы (помечено звездочкой) и добавить несколько иллюстраций и комментариев. В некоторых случаях изменены обозначения величин с тем, чтобы они соответствовали общепринятому виду. Автор и переводчики видели свою задачу не в том, чтобы вывести читателя на передний край современной звездной динамики, а в том, чтобы познакомить с ее основными понятиями и дать базу для начала самостоятельной работы.

Редакторы этой книги не раз имели удовольствие ощутить обаяние профессора Кинга -- невысокого интеллигентного человека с внимательным и очень доброжелательным взглядом. Несколько лет назад он побывал в России и увидел, в каких непростых условиях работают наши ученые. Прислав нам рукопись этой книги, которая готовится к публикации в США, он отказался от авторского вознаграждения, желая хотя бы этим поддержать научное книгоиздание и астрономию в России. Выходу этой книги на русском языке способствовали Российский фонд фундаментальных исследований и издательство УРСС. Большую благодарность за помощь в работе над переводом мы выражаем Л.А.Феоктистову, а также должны отметить участие М.В.Рючина. Текст книги прочитал и высказал полезные замечания О.В.Чумак. Мы все рады сделать этот скромный подарок профессору Кингу в год его 75-летия.

Автор книги и ее переводчики надеются, что их труд найдет благосклонного читателя и оставит в его душе искру интереса к изумительному миру звездных систем.

Предисловие автора

Эта книга служит введением в классическую звездную динамику и предназначена для студентов и аспирантов, изучающих астрономию и физику. Читатель уже должен иметь общее представление о звездных системах, которое можно почерпнуть из отличной книги Михаласа и Бинни (Galactic Astronomy: Structure and Kinematics, by Mihalas D. and Binney J. / New York: W.H.Freeman, 1981). Предшествовавшая ей книга Михаласа и Роутли (Galactic Astronomy, by D.Mihalas with the collaboration of P.M.Routly / San Francisco: W.H.Freeman, 1968) давно распродана. Более свежие данные можно найти в курсе наших лекций, прочитанных в 1989 г. на астрономической школе в Швейцарии (The Milky Way As a Galaxy, by Gilmore G., King I.R., van der Kruit P.C. / University Science Books, 1990). Наиболее полным и современным источником по этой теме, разумеется, служит книга Бинни и Меррифилда (Galactic Astronomy, by Binney J. and Merrifield M. / Princeton: Princeton University Press, 1998).

Естественным дополнением к упомянутым обзорам стал фундаментальный учебник Бинни и Тримейна по звездной динамике (Galactic Dynamics, by Binney J. and Tremaine S. / Princeton: PUP, 1987). Однако, он довольно сложен и весьма объемист, что может вызвать трудности у студентов начального уровня. В основном именно этим и была стимулирована подготовка настоящей книги, основанной на лекционных записях, над которыми автор работал в течение многих лет преподавания предмета.

При разработке общего курса по структуре и динамике звездных систем можно воспользоваться книгой Бинни и Меррифилда, а также избранными местами из The Milky Way As a Galaxy, в качестве первой половины курса, и настоящей книгой -- в качестве его второй половины.

Классическая динамика галактик развивается с эпохи Джинса и Эддингтона, но большая ее часть опирается на работы Оорта, выполненные за короткое время, начиная с 1926 г. Этот материал уже не раз излагался профессорами для студентов, как в работе Михаласа и Роутли, так и в настоящей книге. Этим я надеюсь оправдать некоторое сходство между их изложением и моим. Со временем, однако, рождаются новые проблемы и появляются новые подходы к старым. В частности, я во многом опираюсь на развитую Чандрасекаром теорию звездных сближений, а также на результаты других астрономов, полученные за десятилетия, прошедшие с тех пор, как были заложены краеугольные камни звездной динамики. В данной работе я постарался следовать как классическому, так и современному изложению, насколько это вообще возможно в пределах единого ряда комментариев и уравнений.

По некоторым темам я даже не пытался дать исчерпывающего обзора. Например, численное моделирование сейчас превратилось в самостоятельную большую науку, но мой подход заключался в том, чтобы только обрисовать численные методы и использовать их результаты, относящиеся к обсуждаемым темам. Кроме того, я совершенно не включил в книгу недавние дискуссии об отклонении нашей Галактики от осевой симметрии.

В каждой главе даны ссылки на литературу, которая может оказаться полезной для читателя; упомянуты авторы основополагающих результатов. Однако многие положения приводятся без указания авторства: их я рассматриваю как всеобщее достояние или же как результаты, впервые затронутые в моих лекциях, но опубликованные в более поздних работах других авторов. Насколько я понимаю, целый ряд обсуждаемых здесь вопросов имеет именно такое происхождение; они в течение некоторого времени включались только в конспекты моих лекций, поскольку я никогда не считал их достаточно важными для того, чтобы спешить с их публикацией, загромождая журналы множеством мелких статей.