Релятивистская астрофизика

Перейти к навигацииПерейти к поиску
Внешние видеофайлы
«Что такое релятивистская астрофизика» / Павел Аболмасов на YouTube

Релятиви́стская астрофи́зика — раздел астрофизики, изучающий на основе специальной и общей теории относительности[1] свойства сверхплотных астрономических объектов (плотность, близкая к ядерной и превышающая её) — нейтронных звёзд и чёрных дыр[2][3][4][5].

Область исследований

В рамках релятивистской астрофизики изучаются астрономические явления и объекты в условиях, для которых неприменимы классическая механика и закон тяготения Ньютона: скорость движения, близкая к скорости света; чрезвычайно высокие значения давления и плотности энергии, а также гравитационного потенциала (близкие к квадрату скорости света)[1].

Значительное место в релятивистской астрофизике уделяется также изучению космических лучей и гамма-излучения, являющегося результатом взаимодействия протонов и более тяжёлых ядер космических лучей с межзвёздным веществом. Предметом исследований релятивистской астрофизики также являются взрывы сверхновых звёзд, которые сопровождаются образованием нейтронных звёзд и чёрных дыр и приводят, по-видимому, к выбрасыванию космических лучей[1].

В своих выводах релятивистская астрофизика тесно «соприкасается» с космологией[1].

История

Широкое признание релятивистская астрофизика получила лишь после открытия пульсаров в 1967 году

Первая работа, относящаяся по своему содержанию к релятивистской астрофизике, появилась в 1916 году, когда К. Шварцшильд теоретически рассмотрел гравитационное поле вокруг сильно сжатой массы. Он ввёл понятие гравитационного радиуса, которое сыграло большую роль в дальнейшем развитии данного направления[1].

В 1922—1924 годы А. А. Фридманом были построены релятивистские нестационарные космологические модели[6].

В 1930—1940-х годы в работах американских астрономов В. Бааде и Ф. Цвикки, советского физика Л. Д. Ландау и американских физиков Р. Оппенгеймера и Дж. М. Волкова было объяснено превращение обычных звёзд достаточно большой массы в конце эволюции в нейтронные звёзды, в которых плотность вещества достигает 1014—1015г/см3. В результате звёзды с массой, близкой к массе Солнца, превращаются в нейтронные звёзды с радиусом около 10 км и гравитационным потенциалом, достигающим 0,3 с2 на поверхности. Позже были изучены пути превращения в «чёрную дыру» обычных звёзд с массой, в 2—3 раза превышающей массу Солнца[1].

Быстрое развитие релятивистской астрофизики в 1960-е годы привело к 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[1].

Широкое признание релятивистская астрофизика получила лишь в 1967 году, после открытия пульсаров, представляющих собой быстро вращающиеся нейтронные звёзды[1].

В СССР

Яков Борисович Зельдович положил начало новой науке в СССР — релятивистской астрофизике

Помимо США и Великобритании вопросы релятивистской астрофизики глубоко исследовались и в СССР[1].

Формирование этого научного направления в нашей стране пришлось на 1960-е годы и связано с именем академика Якова Борисовича Зельдовича[7], основателя школы релятивистской астрофизики в СССР[7]. Впервые на русском языке словосочетание «релятивистская астрофизика» появилось, судя по всему, в 1963 году[6][8].

Важной для данной науки в СССР была работа Зельдовича «Судьба звезды и выделение гравитационной энергии при аккреции», опубликованная в 1964 году[9].

В 1967 году вышел труд Я. Б. Зельдовича и И. Д. Новикова «Релятивистская астрофизика»[6], который стала «настоящей энциклопедией по актуальным проблемам астрофизики»[7].

Отдел релятивистской астрофизики ГАИШ

Отдел релятивистской астрофизики Государственного астрономического института имени П. К. Штернберга (МГУ) был основан в 1982 году академиком Зельдовичем[10].

С 1987 года в отделе разрабатывается модель эволюции двойных звёзд и система популяционного синтеза, известная как «Машина Сценариев»[11]. Именно эволюция двойных звезд приводит к образованию интересных астрофизических объектов, важных для изучения фундаментальных проблем астрофизики и космологии[10].

Под руководством астрофизика В. М. Липунова в 2003 году была создана оптическая роботизированная обсерватория (МАСТЕР), основная задача которой — поиск оптических послесвечений гамма-всплесков, поиск вспышек сверхновых, астероидов и других оптических транзиентных явлений[12].

В 2014 году была проведена международная конференция «Космология и релятивистская астрофизика (Зельдович-100)» в честь столетия Якова Борисовича Зельдовича[13][14][15].

По сей день данный отдел является одним из ведущих центров теоретической астрофизики в России. Основными направлениями исследований этого отдела являются физика и эволюция компактных звёзд, исследование гамма-всплесков, аккреция, гравитационно-волновая, рентгеновская и гамма-астрономия, а также космология и космомикрофизика[10].

Сотрудниками отдела был организован Общемосковский семинар астрофизиков имени Якова Борисовича Зельдовича (ОСА)[16] и Семинар по гравитации и космологии имени Абрама Леонидовича Зельманова (Зельмановский семинар по гравитации и космологии)[17]. В рамках данного отдела проводится микросеминар[18].

На 2023 год руководителем данного отдела является Николай Иванович Шакура[10].

Примечания

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Зельдович Я. Б. Релятивистская астрофизика // Большая советская энциклопедия. — Москва: Советская Энциклопедия, 1975. — Т. 21. — Стб. 1894—1896.
  2. ↑ Естествознание : Энцикл. словарь / Сост. В. Д. Шолле. — Москва: Большая Рос. энцикл., 2003. — 543 с.
  3. ↑ Рязанцев В. Д. Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование, 2011.
  4. ↑ Большой энциклопедический словарь / гл. ред. А. М. Прохоров. — Москва, Санкт-Петербург: Большая российская энциклопедия; Норинт, 2000.
  5. ↑ Большой российский энциклопедический словарь. — Москва: Большая Российская энцикл., 2009. — 1887 с.
  6. ↑ 1 2 3 Зельдович, Новиков, 1967.
  7. ↑ 1 2 3 Черепащук А. М. Он создал школу релятивистской // Яков Борисович Зельдович: воспоминания, письма, документы / отв. ред. С. С. Герштейн, Р. А. Сюняев. — Москва: Физматлит, 2014. — 415 с. Архивировано 23 декабря 2023 года.
  8. ↑ Бисноватый-Коган Г. С. Релятивистская астрофизика и физическая космология. — Москва: URSS, 2010. — 362 с.
  9. ↑ Зельдович Я. Б. Судьба звезды и выделение гравитационной энергии при аккреции : Докл. АН СССР. — 1964. — С. 67—69.
  10. ↑ 1 2 3 4 Отдел релятивистской астрофизики: ГАИШ. www.sai.msu.ru. Дата обращения: 21 декабря 2023. Архивировано 23 декабря 2023 года.
  11. ↑ Учёные разработали метод, позволяющий понять, как устроена Вселенная релятивистских звёзд. Научная Россия (4 февраля 2021). Дата обращения: 22 декабря 2023. Архивировано 23 декабря 2023 года.
  12. ↑ Научная работа // Отдел релятивистской астрофизики: ГАИШ. www.sai.msu.ru. Дата обращения: 21 декабря 2023. Архивировано 5 февраля 2020 года.
  13. ↑ Зельдович-100: Международная конференция. hea.iki.rssi.ru. Дата обращения: 21 декабря 2023. Архивировано 7 апреля 2015 года.
  14. ↑ Международная конференция «Космология и релятивистская астрофизика» (Зельдович — 100). www.astronet.ru. Дата обращения: 21 декабря 2023. Архивировано 26 января 2022 года.
  15. ↑ Брешина Валентина Николаевна, Архипова Елена Евгеньевна, Завидская Марина Геннадьевна. 2021 — год науки и технологий. Яков Борисович Зельдович — «человек универсальных результатов» // Актуальные вопросы пожарной безопасности. — 2021. — № 3 (9). Архивировано 23 декабря 2023 года.
  16. ↑ [https://master.sai.msu.ru/ru/osa/ Общемосковский семинар астрофизиков имени Якова Борисовича Зельдовича]. master.sai.msu.ru. Дата обращения: 22 декабря 2023. Архивировано 3 июня 2023 года.
  17. ↑ Семинар по гравитации и космологии имени А.Л.Зельманова. xray.sai.msu.ru. Дата обращения: 22 декабря 2023. Архивировано 8 мая 2023 года.
  18. ↑ Микросеминар // Отдел релятивистской астрофизики: ГАИШ. www.sai.msu.ru. Дата обращения: 21 декабря 2023. Архивировано 2 апреля 2023 года.

Литература

Дополнительная литература

  • Амнуэль П. Р. Релятивистская астрофизика сегодня и завтра. — Москва: Знание, 1979. — 64 с.
  • Блинников С. И. Основы релятивистской астрофизики : учебное пособие для вузов. — Москва: Издательство «Юрайт», 2023. — 221 с.
  • Гвоздев А. А. и др. Введение в релятивистскую астрофизику и современную космологию : учебное пособие. — Ярославль, 2013. — 99 с.
  • Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Физика релятивистского коллапса. — 1966.
  • Ильин А. С. Реологические модели в релятивистской космологии и астрофизике : диссертация … кандидата физико-математических наук : 1.3.3.. — Казань, 2023. — 128 с.
  • Климишин И. А. Релятивистская астрономия / Пер. с укр. В. В. Босовича; под ред. В. С. Имшенника. — Москва: Наука, 1989. — 287 с.
  • Релятивистская астрофизика. Космология. Гравитационный эксперимент : Сборник науч. трудов / Ин-т физики АН БССР / Отв. ред. акад. Ф. И. Федоров. — Минск, 1976. — 184 с.
  • Латышев А. Н., Леонова Л. Ю. Астрофизика. — Воронеж: Воронежский государственный университет, 2013. — 335 с.
  • Прокопеня Н. О. Релятивистская астрофизика : Учебная программа для специальности 1-31 04 01 Физика. УД№ 9181. — 2020.
  • Современные проблемы гравитации, космологии и релятивистской астрофизики = Modern problems of gravitation, cosmology and relativistic astrophysics : тезисы докладов Международной конференции, 27 июня — 3 июля 2010 г., РУДН. — Москва, 2010. — 152 с.
  • Релятивистская астрофизика и радиоастрономия // Земля и Вселенная. — 2008. — № 2. — С. 47—65.
  • Zelʹdovich I͡Akov Borisovich. Relativistic astrophysics (англ.). — Chicago, University of Chicago Press, 1971. — 554 p. — ISBN 978-0-226-97955-7.

Ссылки