12 декабря 1970 г. был запущен первый специализированный рентгеновский спутник "Ухуру". Высокая чувствительность "Ухуру" позволила выявить ранее неизвестные особенности рентгеновских источников. Самым эффектным было открытие рентгеновских пульсаров.
Излучение рентгеновских пульсаров имело тепловую природу.
Figure 5.:
Запись потока от рентгеновского пульсара Центавр Х-З.
(Медленная модуляция обусловлена вращением аппарата.)
Это первое, что отличало их от радиопульсаров. Но самое главное состояло в том, что рентгеновские пульсары не замедлялись, а ускорялись. Вот вам и "Experimentum crucis"! Сомнений не оставалось -- на спутнике "Ухуру" открыты аккрецирующие нейтронные звезды.
К настоящему времени известно около 50 аккрецирующих рентгеновских пульсаров. Периоды их заключены в пределах от десятых долей секунды до сотен секунд.
Важнейшей характеристикой астрономических объектов является их светимость -- количество энергии, излучаемое ими в единицу времени.
Figure 6.:
Ускорение рентгеновского пульсара Центавр Х-З.
Оказалось, что светимости пульсаров в тысячи раз превосходят светимость Солнца.
Картина аккреции вещества на рентгеновский пульсар в двойной системе выглядит следующим образом.
Обычные звезды (все без исключения) теряют вещество. Нейтронная звезда, перехватывая гравитационным полем часть истекающего от нормальной звезды вещества, будет светить в тысячи раз ярче Солнца.
У звезд малой массы ветер слаб, и яркий рентгеновский источник по соседству вспыхивает тогда, когда нормальная звезда заполняет полость, обладающую тем свойством, что вещество, покинувшее ее пределы, перестает принадлежать одной звезде и может попасть на соседнюю звезду. Эта полость получила название полости Роша.
Вещество, захваченное нейтронной звездой, обладает относительно нее вращательным моментом. Это легко понять, перейдя в систему отсчета, связанную с нейтронной звездой.
Нормальная звезда, а вместе с ней истекающее вещество, будет вращаться вокруг нас с периодом двойной системы. В результате вещество, прежде чем упасть на поверхность нейтронной звезды, образует газовое кольцо вокруг нее. Под действием вязких сил кольцо расплывается в тонкий аккреционный диск. В нем каждый элемент движется по направлению к нейтронной звезде по сильно закрученной спирали.
Figure 8.: Аккреционный диск вокруг рентгеновского пульсара.
Figure 7.: Двойная система с рентгеновским пульсаром.
На расстоянии в несколько тысяч километров от звезды магнитные силы становятся сравнимыми с гравитационными -- диск разрушается. Вещество вследствие различных магнитогидродинамических неустойчивостей проникает внутрь магнитосферы нейтронной звезды. Там оно "вмораживается" в магнитные линии и стекает на полюса нейтронной звезды. Здесь, на площади в несколько квадратных километров, вся кинетическая энергия падающего вещества превращается в рентгеновское излучение.
Ускоряются рентгеновские пульсары в силу того, что вещество, вращающееся в диске, прежде чем упасть на поверхность нейтронной звезды, обязано отдать ей свой вращательный момент.