Теория аккреции — двигатель астрофизики

7 октября Н. И. Шакуре исполнилось 70 лет

Р. А. Сюняев

Р. А. Сюня­ев

Р. А. Сюня­ев, ака­де­мик РАН, дирек­тор Инсти­ту­та аст­ро­фи­зи­ки Обще­ства Мак­са План­ка, гл. науч. сотр. ИКИ РАН

Не знаю поче­му, но, когда спра­ши­ва­ют о ком-нибудь из моих дру­зей или хоро­ших зна­ко­мых, этот чело­век вста­ет у меня перед гла­за­ми таким, каким я его встре­тил в пер­вый раз или в момент, когда он про­из­вел на меня самое боль­шое впе­чат­ле­ние. И Нико­лая Ива­но­ви­ча (Колю) Шаку­ру я и сей­час вижу сту­ден­том, при­е­хав­шим из бело­рус­ской дерев­ни, с горя­щи­ми гла­за­ми, быст­рым и в дви­же­ни­ях, и в отве­тах на любой вопрос (ведь не зря в те вре­ме­на он бегал сто­мет­ров­ку, участ­вуя в пер­вен­стве МГУ). Пом­ню его в обще­жи­тии МГУ со стар­шим сыном (кото­рый дав­но уже сам отец) на руках, пом­ню наши спо­ры в нача­ле 1970-х, когда мы интен­сив­но рабо­та­ли вме­сте и писа­ли ста­тьи, кото­ры­ми гор­дим­ся до сих пор, наши встре­чи в его пер­вой сво­ей ком­на­те (выби­той Яко­вом Бори­со­ви­чем Зель­до­ви­чем одно­вре­мен­но с про­пис­кой в Москве) в ком­му­наль­ной квар­ти­ре в доме пре­по­да­ва­те­лей МГУ напро­тив кино­те­ат­ра «Про­гресс», кото­ро­го дав­но нет. Чай­ни­ки чая, выпи­тые попе­ре­мен­но у него и у меня сна­ча­ла в ком­нат­ке на Проф­со­юз­ной, а потом уже в коопе­ра­ти­ве на Юго-Запад­ной, дол­гие ноч­ные звон­ки. Пом­ню Колю на вер­шине вул­ка­на Этна и высту­па­ю­щим на зна­ме­ни­том семи­на­ре под руко­вод­ством Зель­до­ви­ча, В. Л. Гин­збур­га и И. С. Шклов­ско­го в ГАИШ при МГУ. Пом­нит­ся и то, как ЯБ (Зель­до­вич) ска­зал мне, что у него в ГАИШ появил­ся новый сту­дент и что было бы непло­хо, если бы мы пора­бо­та­ли вме­сте. ЯБ очень инте­ре­со­ва­ла тео­рия аккре­ции на чер­ные дыры и ней­трон­ные звез­ды, и до кон­ца его жиз­ни луч­шим собе­сед­ни­ком по этой теме был для него диплом­ник, потом аспи­рант и сотруд­ник Н. И. Шаку­ра. Заме­ча­тель­но, что Коля и сей­час руко­во­дит отде­лом реля­ти­вист­ской аст­ро­фи­зи­ки ГАИШ, кото­рый осно­вал и кото­рым мно­гие годы руко­во­дил ЯБ.

Мне нра­вит­ся фото с Колей у дос­ки в кон­фе­ренц-зале ГАИШ, сде­лан­ное почти 40 лет назад в 1970-е годы, когда мы мно­го рабо­та­ли вме­сте. Этот сни­мок напо­ми­на­ет годы, когда у нас с Колей были инте­рес­ные резуль­та­ты, но не было ни вре­ме­ни, ни денег на регу­ляр­ное посе­ще­ние парик­ма­хер­ской.

Работа в тандеме. Н. И. Шакура и Р. А. Сюняев, 1979 год.  Фото из архива фотолаборатории ГАИШ МГУ

Рабо­та в тан­де­ме. Н. И. Шаку­ра и Р. А. Сюня­ев, 1979 год.
Фото из архи­ва фото­ла­бо­ра­то­рии ГАИШ МГУ

Студент Н. И. Шакура (1964). Из семейного архива

Сту­дент Н. И. Шаку­ра (1964). Из семей­но­го архи­ва

Коле, как и боль­шин­ству уче­ни­ков ЯБ в обла­сти кос­мо­ло­гии и реля­ти­вист­ской аст­ро­фи­зи­ки, необы­чай­но силь­но повез­ло. Он встре­тил­ся с ЯБ (бес­спор­но, одним из наи­бо­лее ярких физи­ков, решив­ших после успеш­ной рабо­ты над ору­жи­ем начать рабо­тать в аст­ро­фи­зи­ке, дале­кой от каких-либо зем­ных при­ло­же­ний) в эпо­ху «штур­ма и натис­ка» в этой нау­ке, когда бук­валь­но каж­дый год при­но­сил гран­ди­оз­ные по сво­им след­стви­ям наблю­да­тель­ные откры­тия. А Коле уда­лось то, что уда­ет­ся мало кому: он явля­ет­ся авто­ром «Стан­дарт­ной тео­рии дис­ко­вой аккре­ции на чер­ные дыры и ней­трон­ные звез­ды», самой цити­ру­е­мой ста­тьи [1] в миро­вой тео­ре­ти­че­ской аст­ро­фи­зи­ке (в послед­ние годы более чем по ссыл­ке в день), подроб­но изло­жен­ной в десят­ках обзо­ров, книг и учеб­ни­ков. Послед­ние годы более тре­ти ссы­лок на эту рабо­ту при­хо­дит­ся на ста­тьи по про­то­пла­нет­ным дис­кам в моло­дых звезд­ных систе­мах. А за спи­ной у Коли пер­вая в мире и широ­ко цити­ру­е­мая модель сфе­ри­че­ской аккре­ции газа на ней­трон­ную звез­ду со сла­бым маг­нит­ным полем (напи­сан­ная сов­мест­но с ЯБ [2]), ста­тья о теп­ло­вой неустой­чи­во­сти ради­а­ци­он­но-доми­ни­ро­ван­ных аккре­ци­он­ных дис­ков [3]; пуб­ли­ка­ция идей отто­ка веще­ства от аккре­ци­он­ных дис­ков со сверх­эд­динг­то­нов­ской све­ти­мо­стью, наблю­да­е­мой сей­час во мно­гих ква­за­рах, и про­гре­ва внеш­них обла­стей дис­ков жест­ким излу­че­ни­ем его цен­траль­ной зоны, столь ярко про­яв­ля­ю­ще­го себя в дис­ках вокруг моло­дых звезд; и мно­гое, мно­гое дру­гое.

70 лет — это серьез­ный порог. Но мир нау­ки зна­ет нема­ло людей, кото­рые оста­ва­лись про­дук­тив­ны­ми и после 70. Меня раду­ет, что Коля в послед­ние годы напи­сал в соав­тор­стве с К. А. Пост­но­вым, П. К. Абол­ма­со­вым и дру­ги­ми еще более моло­ды­ми кол­ле­га­ми ряд кра­си­вей­ших работ по тео­рии аккре­ции и интер­пре­та­ции наблю­да­тель­ных дан­ных. Эти рабо­ты уже при­зна­ны и широ­ко цити­ру­ют­ся. Мне хочет­ся поже­лать Коле про­дол­жать актив­но рабо­тать, высту­пать на кон­фе­рен­ци­ях с новы­ми иде­я­ми и бле­стя­щи­ми обзо­ра­ми и про­дол­жать при­во­дить в изум­ле­ние моло­дых сту­ден­тов и сту­ден­ток, счи­та­ю­щих, что «дино­зав­ры» с таким гигант­ским вкла­дом в нау­ку, как у Нико­лая Ива­но­ви­ча, мог­ли суще­ство­вать толь­ко в дале­ком про­шлом.

Г. С. Бисноватый-Коган

Г. С. Бис­но­ва­тый-Коган

Г. С. Бис­но­ва­тый-Коган,
докт. физ.-мат. наук, гл. науч. сотр. ИКИ РАН

Вско­ре после поступ­ле­ния в аспи­ран­ту­ру мой шеф, Я. Б. Зель­до­вич, велел прий­ти на его лек­цию по аст­ро­фи­зи­ке, курс кото­рой он читал на физ­фа­ке МГУ. После лек­ции слу­ша­лись отче­ты сту­ден­тов о про­де­лан­ной рабо­те, слу­шать кото­рые ЯБ тоже меня оста­вил. Там я впер­вые уви­дел Колю Шаку­ру, кото­рый тол­ко­во что-то рас­ска­зы­вал, в то вре­мя как осталь­ные сту­ден­ты мям­ли­ли доволь­но невра­зу­ми­тель­но.

В 1967 году на съез­де Меж­ду­на­род­но­го аст­ро­но­ми­че­ско­го сою­за в Пра­ге ЯБ рас­ска­зы­вал об иссле­до­ва­нии про аккре­цию на ней­трон­ную звез­ду, кото­рую они дела­ли вме­сте с Колей, о паде­нии веще­ства на ней­трон­ную звез­ду без маг­нит­но­го поля. По воз­вра­ще­нии домой я пред­ло­жил Али­ку Фрид­ма­ну рас­смот­реть ана­ло­гич­ную зада­чу при нали­чии силь­но­го маг­нит­но­го поля ней­трон­ной звез­ды. Там нуж­но было учи­ты­вать раз­лич­ные плаз­мен­ные эффек­ты, кото­ры­ми зани­мал­ся Алик. К кон­цу 1967 года рабо­та вчерне была закон­че­на, я рас­ска­зал про нее ЯБ, кото­рый вос­при­нял это без энту­зи­аз­ма. Он велел нам обос­но­вать неко­то­рые утвер­жде­ния, кро­ме того, холод­но отнес­ся к идее силь­но­го маг­нит­но­го поля ней­трон­ной звез­ды. Всё это осту­ди­ло наш пыл, и рабо­та была отстав­ле­на. Вес­ной 1968 года было объ­яв­ле­но об откры­тии пуль­са­ров, и ЯБ сра­зу велел рабо­ту пуб­ли­ко­вать в пер­во­на­чаль­ном виде. Инте­рес­но, что наша ста­тья [4] посту­пи­ла в редак­цию «Аст­ро­но­ми­че­ско­го жур­на­ла» 19 авгу­ста 1968 года, одно­вре­мен­но со ста­тьей ЯБ и Коли об аккре­ции на звез­ду без маг­нит­но­го поля [2]. После бле­стя­щей защи­ты дипло­ма Коля посту­пил в аспи­ран­ту­ру, где под руко­вод­ством ЯБ занял­ся тео­ри­ей дис­ко­вой аккре­ции веще­ства с боль­шим угло­вым момен­том на чер­ные дыры. Дис­ко­вая аккре­ция рас­смат­ри­ва­лась рань­ше в свя­зи с обра­зо­ва­ни­ем пла­нет, а в рабо­те Д. Лин­ден-Бел­ла в 1969 году [5] была пред­ло­же­на модель ква­за­ра, или ядра актив­ной галак­ти­ки, в виде сверх­мас­сив­ной чер­ной дыры с аккре­ци­он­ным дис­ком. Тогда эта модель была пио­нер­ской, а сей­час ста­ла обще­при­ня­той, под­твер­жден­ной наблю­де­ни­я­ми.

Основ­ная труд­ность моде­ли заклю­ча­лась в необ­хо­ди­мо­сти уче­та тур­бу­лент­ной вяз­ко­сти, кото­рая нуж­на для созда­ния пото­ка веще­ства в чер­ную дыру для под­держ­ки наблю­да­е­мой све­ти­мо­сти. В рабо­те Коли, опуб­ли­ко­ван­ной в «Аст­ро­но­ми­че­ском жур­на­ле» в 1972 году [6] и послан­ной в печать годом рань­ше, впер­вые была пред­ло­же­на про­стая фено­ме­но­ло­ги­че­ская фор­му­ла для глав­ной ком­по­нен­ты вяз­ких натя­же­ний, кото­рая опре­де­ля­ет поток мас­сы из аккре­ци­он­но­го дис­ка в чер­ную дыру:

t = α P,   (1)

где Р — дав­ле­ние, а α — чис­лен­ный коэф­фи­ци­ент мень­ше еди­ни­цы, оце­ни­ва­е­мый из наблю­де­ний. Про­сто­та и нагляд­ность этой фор­му­лы сде­ла­ли ее очень попу­ляр­ной во всех обла­стях аст­ро­фи­зи­ки, где встре­ча­ют­ся аккре­ци­он­ные дис­ки, в про­то­пла­нет­ных и двой­ных систе­мах, в ядрах галак­тик.

Одна­ко огром­ное чис­ло ссы­лок на эту фор­му­лу при­хо­дит­ся не на ори­ги­наль­ную рабо­ту в «Аст­ро­но­ми­че­ском жур­на­ле», а на после­ду­ю­щую ста­тью Шаку­ры сов­мест­но с Р. А. Сюня­е­вым, опуб­ли­ко­ван­ную в 1973 году в евро­пей­ском жур­на­ле Astronomy and Astrophysics [1]. Поми­мо оче­вид­но боль­шей попу­ляр­но­сти это­го жур­на­ла по срав­не­нию с «Аст­ро­но­ми­че­ским жур­на­лом», в этой ста­тье тео­рия аккре­ции изло­же­на гораз­до подроб­нее и доступ­нее. Кро­ме того, в ней содер­жит­ся боль­ше аст­ро­фи­зи­че­ских при­ло­же­ний. Рабо­та над ста­тьей 1973 года потре­бо­ва­ла от Коли огром­но­го напря­же­ния сил. Я пом­ню, как он совер­шен­но измо­тан­ный при­хо­дил к нам в ком­на­ту в Инсти­ту­те при­клад­ной мате­ма­ти­ки и сидел с отре­шен­ным взгля­дом без слов и дви­же­ний. Такое пове­де­ние было для меня доволь­но зага­доч­ным, так как рабо­та над этой ста­тьей про­во­ди­лась без обсуж­де­ний на семи­на­рах. Види­мо, ЯБ был одним из немно­гих, а может быть, един­ствен­ным чело­ве­ком, кото­рый был в кур­се этой рабо­ты, и, как все­гда, давал цен­ные сове­ты, заме­ча­ния и ука­за­ния.

Сле­ду­ет отме­тить, что уже в ста­тье Лин­ден-Бел­ла 1969 года [5] мож­но най­ти неяв­ные сле­ды этой фор­му­лы (1). Лин­ден-Белл пред­по­ла­гал, что вяз­кость опре­де­ля­ет­ся хао­ти­че­ским маг­нит­ным полем, кото­рое в усло­ви­ях исполь­зу­е­мо­го им рав­но­рас­пре­де­ле­ния теп­ло­вой и маг­нит­ной энер­гии как раз сво­дит­ся к фор­му­ле (1). В рабо­те Прингла и Риса 1972 года [7] рас­смат­ри­ва­лось несколь­ко дру­гое фено­ме­но­ло­ги­че­ское опи­са­ние тур­бу­лент­ной вяз­ко­сти, кото­рое не обла­да­ло про­сто­той и нагляд­но­стью фор­му­лы (1) и пото­му не полу­чи­ло рас­про­стра­не­ния.

У меня с Колей вышло несколь­ко работ, кото­рые сами по себе, может, и непло­хие, но не идут ни в какое срав­не­ние с фор­му­лой (1), кото­рую по пра­ву мож­но счи­тать основ­ной фено­ме­но­ло­ги­че­ской фор­му­лой в тео­рии дис­ко­вой аккре­ции.

А. М. Черепащук

А. М. Чере­па­щук

А. М. Чере­па­щук, ака­де­мик РАН, дирек­тор ГАИШ МГУ

С Колей Шаку­рой мы учи­лись вме­сте на аст­ро­но­ми­че­ском отде­ле­нии физ­фа­ка МГУ. Когда я был уже аспи­ран­том, Коля (под руко­вод­ством ака­де­ми­ка Я. Б. Зель­до­ви­ча) завер­шал свою диплом­ную рабо­ту, посвя­щен­ную рас­че­ту рент­ге­нов­ско­го спек­тра при сфе­ри­че­ской аккре­ции веще­ства на оди­ноч­ную ней­трон­ную звез­ду без маг­нит­но­го поля. Эта рабо­та была опуб­ли­ко­ва­на им сов­мест­но с Я. Б. Зель­до­ви­чем в «Аст­ро­но­ми­че­ском жур­на­ле» в 1969 году [2].

Фото О. С. Бартунова

Фото О. С. Бар­ту­но­ва

Позд­нее, уже будучи аспи­ран­том, Коля опуб­ли­ко­вал, так­же в «Аст­ро­но­ми­че­ском жур­на­ле», свою первую рабо­ту по дис­ко­вой аккре­ции веще­ства на реля­ти­вист­ский объ­ект в тес­ной двой­ной систе­ме [6]. Я был сви­де­те­лем того, как Коля про­си­жи­вал мно­гие дни и неде­ли в биб­лио­те­ке ГАИШ, испы­ты­вая «муки твор­че­ства» при выпол­не­нии этой заме­ча­тель­ной рабо­ты и напи­са­нии соот­вет­ству­ю­щей ста­тьи. Затем после­до­ва­ла пуб­ли­ка­ция ныне зна­ме­ни­той ста­тьи Н. И. Шаку­ры и Р. А. Сюня­е­ва по дис­ко­вой аккре­ции на чер­ные дыры, где были учте­ны эффек­ты комп­то­ни­за­ции спек­тра рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния и постро­е­на модель сверх­кри­ти­че­ской аккре­ции [1]. Выход этой рабо­ты сов­пал по вре­ме­ни с нача­лом систе­ма­ти­че­ских рент­ге­нов­ских наблю­де­ний неба с бор­та аме­ри­кан­ской орби­таль­ной спе­ци­а­ли­зи­ро­ван­ной рент­ге­нов­ской обсер­ва­то­рии UHURU. Бла­го­да­ря рабо­те Н. И. Шаку­ры и Р. А. Сюня­е­ва при­ро­ду откры­тых этой обсер­ва­то­ри­ей мно­го­чис­лен­ных ком­пакт­ных рент­ге­нов­ских источ­ни­ков уда­лось быст­ро понять. Был сде­лан вывод об откры­тии рент­ге­нов­ских двой­ных систем, состо­я­щих из нор­маль­ной опти­че­ской звез­ды и аккре­ци­ру­ю­ще­го реля­ти­вист­ско­го объ­ек­та. В 1972 году в меж­ду­на­род­ном экс­пресс-изда­нии IBVS была опуб­ли­ко­ва­на ста­тья груп­пы авто­ров (А. М. Че-репа­щук, Ю.Н. Ефре­мов, Н. Е. Куроч­кин, Н. И. Шаку­ра, Р. А. Сюня­ев) [8], посвя­щен­ная интер­пре­та­ции опти­че­ской пере­мен­но­сти одной из пер­вых откры­тых затмен­ных рент­ге­нов­ских двой­ных систем — систе­мы HZ Гер­ку­ле­са. Опи­ра­ясь на выво­ды тео­рии дис­ко­вой аккре­ции, авто­ры пока­за­ли, что глав­ная при­чи­на опти­че­ской пере­мен­но­сти этой систе­мы — эффект отра­же­ния, точ­нее, эффект про­гре­ва поверх­но­сти опти­че­ской звез­ды мощ­ным рент­ге­нов­ским излу­че­ни­ем аккре­ци­ру­ю­щей ней­трон­ной звез­ды. Сей­час иссле­до­ва­ние опти­че­ских про­яв­ле­ний рент­ге­нов­ских двой­ных систем вырос­ло в отдель­ное направ­ле­ние аст­ро­фи­зи­ки, где полу­чен ряд важ­ных резуль­та­тов. В част­но­сти, изме­ре­ны мас­сы око­ло трех десят­ков звезд­ных чер­ных дыр.

В насто­я­щее вре­мя Н. И. Шаку­ра воз­глав­ля­ет создан­ный в ГАИШ по ини­ци­а­ти­ве Я. Б. Зель­до­ви­ча отдел реля­ти­вист­ской аст­ро­фи­зи­ки. Инсти­тут гор­дит­ся нали­чи­ем в сво­ем соста­ве тако­го бле­стя­ще­го уче­но­го. Я очень доро­жу мно­го­лет­ней друж­бой с Колей и сер­деч­но поздрав­ляю его с 70-лети­ем.

1. Шаку­ра Н. И., Сюня­ев Р. А. Black holes in binary systems. Observational appearance /​/​ Astronomy and Astrophysics, 1973. V. 24. P. 337–355.

2. Зель­до­вич Я. Б., Шаку­ра Н. И. Рент­ге­нов­ское излу­че­ние при аккре­ции газа на ней­трон­ную звез­ду /​/​ Аст­ро­но­ми­че­ский жур­нал, 1969. Т. 46. С.  225–236.

3. Шаку­ра Н. И., Сюня­ев Р. А. A theory of the instability of disk accretion on to black holes and the variability of binary X-ray sources, galactic nuclei and quasars /​/​ MNRAS, 1976. V. 175. P. 613–632.

4. Бис­но­ва­тый-Коган Г. С., Фрид­ман А. М. О меха­низ­ме рент­ге­нов­ско­го излу­че­ния ней­трон­ной звез­ды /​/​ Аст­ро­но­ми­че­ский жур­нал, 1969. Т. 46. С. 721–724.

5. Lynden-Bell D. Galactic Nuclei as Collapsed Old Quasars /​/​ Nature, 1969. V. 223. P. 690–694.

6. Шаку­ра Н. И. Дис­ко­вая модель аккре­ции газа реля­ти­вист­ской звез­дой в тес­ной двой­ной систе­ме, Аст­ро­но­ми­че­ский жур­нал, 1972. Т. 49. С. 921–929.

7. Pringle J. E., Rees M. J. Accretion Disc Models for Compact X-Ray Sources, Astronomy and Astrophysics, 1972. V. 21. P. 1–9.

8. Cherepashchuk A. M., Efremov Yu. N., Kurochkin N. E., Shakura N. I., Sunyaev R. A. On the Nature of the Optical Variations of HZ Her = Her X1 /​/​ Information Bulletin on Variable Stars, 1972. V. 720. P. 1.

За рабо­ту над фото­гра­фи­я­ми выра­жа­ем бла­го­дар­ность
Т. А. Биру­ле и О. С. Бар­ту­но­ву

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (1 оценок, среднее: 5,00 из 5)
Загрузка...
 
 

Метки: , , , , , , , , , , , , , , , , , ,

 

2 комментария

  • Юрий Кирпичев:

    С днем рож­де­ния, Нико­лай Ива­но­вич!

  • Елена:

    С днем рож­де­ния, Нико­лай Ива­но­вич!

    Вы еще раз под­твер­ди­ли высо­кий уро­вень обра­зо­ва­ния при Совет­ской вла­сти в дере­вен­ской шко­ле (Пари­чи)! Ваша зем­ля­ка из Бела­ру­си

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Недопустимы спам, оскорбления. Желательно подписываться реальным именем. Аватары - через gravatar.com