Статьи (PDF) из книги Виктора Амбарцумяна
"A Life in Astrophysics. Selected papers of V.A. Ambartsumian", Edited by Rouben Ambartsumian, Allerton Press, 1988:
Динамика и статистическая механика звездных систем.
(Из книги Л.В.Мирзояна «Виктор Амбарцумян» , Ереван,1985г.)
Принципиальное значение имеют исследования Амбарцумяна, посвященные вопросам динамики звездных систем. Выдвинутые в них идеи сыграли важную роль в раскрытии природы процесса звездообразования в Галактике.
Сущность новых идей ученого, относящихся к звездной динамике, сводится к следующему. Внутри звездной системы каждая звезда при своем движении подвергается влиянию сил двух родов: 1) совместной силы притяжения всех остальных звезд системы (регулярная сила) и 2) силы возмущения, возникающей вследствие близких прохождений звезд (иррегулярная сила).
Промежуток времени, в течение которого влияние иррегулярных сил в данной звездной системе равняется влиянию регулярных сил, называется временем релаксации системы. Для нашей звездной системы — Галактики — время релаксации, по подсчетам Амбарцумяна, составляет около десяти миллионов миллиардов лет. Это означает, что в Галактике влияние иррегулярных сил ничтожно мало вследствие крайне редких близких прохождений звезд. Поэтому во многих задачах звездной динамики Галактику можно рассматривать как систему, внутри которой звезды движутся под влиянием только регулярных сил.
Однако в реальных звездных системах не всегда можно пренебречь влиянием иррегулярных сил. У некоторых из них (кратные звезды, звездные скопления) иррегулярные силы могут играть существенную роль. С другой стороны, в звездных системах звезды взаимодействуют по закону всемирного тяготения Ньютона. Из-за указанных двух особенностей (редкие близкие прохождения и гравитационное взаимодействие) реальных звездных систем многие обычные методы статистической физики к ним непосредственно не применимы.
Амбарцумян разработал основы новой физической статистики, учитывающей эти особенности реальных звездных систем, так называемой статистической механики звездных систем.
Применением оригинальных методов статистической механики звездных систем к двойным звездам и звездным скоплениям ученый получил результаты первостепенной важности, среди которых следует отметить оценки возрастов звездных систем, в частности оценку возраста современного состояния Галактики.
Рассмотрим этот вопрос подробнее.
При своих движениях внутри звездного скопления звезды, составляющие системы, часто приближаются или удаляются друг от друга. Это приводит к перераспределению скоростей звезд скопления. В результате некоторые звезды скопления приобретают скорости, достаточные для преодоления поля притяжения системы, и удаляются от нее. Этот процесс, периодически повторяясь, обусловливает постепенный распад скопления. Причем из звездного скопления выбрасываются в первую очередь звезды-карлики, обладающие небольшими массами. Вычисления показывают, что при наблюдаемых в галактических звездных скоплениях плотностях звезд (плотность звезд - их число в единице объема) время, необходимое для полураспада скоплений, не превышает десяти миллиардов лет. Наблюдательные о наличии карликовых звезд и об общем количестве звезд в звездных скоплениях свидетельствуют о том, что многие скопления Галактики еще не успели распасться наполовину. Этот важный наблюдательный факт дал Амбарцумяну основание заключить, что продолжительность современного состояния Галактики, то есть ее возраст, не превышает десяти миллиардов лет. Этот результат был подтвержден статистическими исследованиями двойных звезд.
Одиночная звезда при близком прохождении мимо двойной звезды вызывает изменения элементов орбиты (В каждой двойной системе звезда с меньшей массой обращается вокруг звезды с большей массой по эллиптической орбите. Элементы этой орбиты определяют ее форму, размеры, положение в пространстве и т.д.) последней. Случайный характер близких прохождений приводит со временем к равновесному распределению элементов орбит двойных звезд. Время, требуемое для установления такого равновесного распределения в Галактике, равно около десяти миллиардов лет. Между тем наблюдения двойных звезд свидетельствуют, что равновесное распределение элементов их орбит в Галактике еще не установлено, что можно рассматривать как подтверждение вышеприведенной оценки возраста Галактики.
Наконец, при близких прохождениях звезд происходят процессы как образования, так и распада двойных звезд. Со временем между этими двумя противоположными процессами должно установиться равновесное состояние (диссоциативное равновесие), когда за определенный промежуток времени число распадающихся пар двойных звезд равно, в среднем, числу образовавшихся пар. В случае широких пар в Галактике для установления диссоциативного равновесия необходимо около десяти миллиардов лет. Как было показано Амбарцумяном, процент широких пар по отношению к одиночным звездам, ожидаемый при диссоциативном равновесии, в Галактике в несколько десятков миллионов раз меньше наблюдаемого процента. Это означает, что в Галактике еще не установлено диссоциативное равновесие между процессами образования и распада широких пар. Этот наблюдательный факт также свидетельствует в пользу указанной выше оценки возраста Галактики.
Исследования Амбарцумяна опровергли безоговорочно господствовавшее в пауке представление, основанное на работе известного английского ученого Джемса Джинса по статистике двойных звезд о том, что возраст Галактики определяется так называемой «долгой шкалой времени» — около десяти тысяч миллиардов лет. Было показано, что «долгая шкала времени» — результат неправильной интерпретации наблюдательных данных об элементах орбит двойных звезд. На самом деле, для возраста Галактики они указывают на «короткую шкалу времени» — около десяти миллиардов лет, что в тысячи раз короче «долгой шкалы». Оценка возраста Галактики, данная Амбарцумяном, получила всеобщее признание.
Большое научное значение имеет разработанная Амбарцумяном общая теория вывода распределения пространственных скоростей звезд с помощью наблюдаемого распределения их радиальных скоростей.
Для проблемы возникновения и эволюции звезд принципиальное значение имеет результат, полученный ученым на основе изучения переменных звезд типа RR Лиры, показывающих кратковременные периодические колебания блеска. Он показал, что промежутки времени, требуемые для существенных изменений в пространственном распределении или в распределении пространственных скоростей звезд определенного типа, во много раз превышают продолжительность жизни этих звезд. Из этого результата непосредственно следует, что наблюдаемые распределения указанных величин в течение жизни звезд данного типа практически не меняются. Поэтому звезды, представляющие различные стадии эволюции данного типа, должны обладать сходными распределениями как в пространстве так и по скоростям (иметь одинаковые пространственно-.кинематческле характеристики).
На сайте публикуются статьи, отобранные В.А.Амбарцумяном для своей последней книги “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.
<!--[if gte mso 9]> Normal 0 false false false MicrosoftInternetExplorer4 <!--[if gte mso 9]> <!--[if gte mso 10]> <!--[endif]-->
"On the derivation of the frequency function of space velocities of the stars from the observed radial velocities."
"To the statistics of double stars."
"On the dynamics of open clusters."
Эти статьи впервые были опубликованы в следующих изданиях:
- On the derivation of the frequency function of space velocities of the stars from the observed radial velocities," Mon. Not. R. Astr. Soc, vol. 96, no. 3, pp. 172-179, 1936.
- "К статистике двойных звёзд," Астр. журн. [Sov. Astr.], vol. 14, no. 3, pp. 207-219, 1937.
- "К вопросу о динамике открытых скоплений," Уч. записки ЛГУ [Uch. Zap. LGU], no. 22, pp. 19-22, 1938.
- Они же были перепечатаны в изданиях:
- «Научные труды» [в 3-х томах] Под ред. В.В.Соболева. Изд-во АН АрмССР, 1960-1988.
- “A Life in Astrophysics” Allerton Press, 1988.
Источник: vambartsumian.org.
Рейтинг публикации:
|
