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

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) .

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 .

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

История

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 .

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

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 10 ¹⁴ —10 ¹⁵ г/см ³ . В результате звёзды с массой, близкой к массе Солнца, превращаются в нейтронные звёзды с радиусом около 10 км и гравитационным потенциалом, достигающим 0,3 с ² на поверхности. Позже были изучены пути превращения в «чёрную дыру» обычных звёзд с массой, в 2—3 раза превышающей массу Солнца .

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 .

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

В СССР

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

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

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

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

Отдел релятивистской астрофизики ГАИШ

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

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

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 .

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

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 .

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

На 2023 год руководителем данного отдела является Николай Иванович Шакура .

Примечания

Литература

• Зельдович Я. Б. , Новиков И. Д. . — Москва: Наука, 1967. — 654 с.
• Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Теориятяготения и эволюция звёзд. — М. , 1971.
• Зельдович Я. Б., Новиков И. Д. Строение и эволюция Вселенной. — М. , 1975.

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. : 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.
• // Земля и Вселенная. — 2008. — № 2 . — С. 47—65 .
• Zelʹdovich I͡Akov Borisovich . (англ.) . — Chicago, University of Chicago Press, 1971. — 554 p. — ISBN 978-0-226-97955-7 .

Ссылки

• (неопр.) . www.rudn.ru . Дата обращения: 21 декабря 2023.