Пульсар
Пульсары - это нейтронные звезды, которые быстро вращаются и производят огромное электромагнитное излучение по узкому лучу. Нейтронные звезды очень плотные и имеют короткие, регулярные спины. Это создает очень точный интервал между импульсами, который для отдельного пульсара составляет от миллисекунд до секунд. Импульс можно увидеть только в том случае, если Земля находится достаточно близко к направлению луча. Подобно тому, как можно увидеть маяк только тогда, когда луч светит в вашу сторону.
Импульсы соответствуют поворотам звезды. Вращение вызывает эффект маяка, поскольку излучение видно только через короткие промежутки времени. Вернер Беккер из Института внеземной физики Макса Планка недавно сказал,
Составное оптическое/рентгеновское изображение Крабовидной туманности. На нем видна энергия, исходящая из окружающей туманности, которая вызвана магнитными полями и частицами от центрального пульсара.
Пульсар Вела - нейтронная звезда, которая является остатками звезды, оставшейся после сверхновой (большого взрыва звезды). Он летит сквозь пространство, подталкиваемый материей, выброшенной из одной из точек поворота нейтронной звезды.
Discovery
Первый пульсар был обнаружен в 1967 году. Его обнаружили Джослин Белл Бернелл и Антони Хьюиш. Они работали в Кембриджском университете. Наблюдаемое излучение имело импульсы, разделенные 1,33 секунды. Все импульсы исходили из одного и того же места в небе. Источник придерживался бокового времени. Сначала они не понимали, почему у пульсаров регулярно меняется сила излучения. Слово "пульсар" сокращенно означает "пульсирующая звезда".
Этот первоначальный пульсар, который сейчас называется CP 1919, излучает радиоволны, но позже было обнаружено, что пульсары производят излучение в рентгеновском и/или гамма-излучении.
Нобелевские премии
В 1974 году Энтони Хьюиш стал первым астрономом, удостоенным Нобелевской премии по физике. Споры возникли из-за того, что он был удостоен премии, а Белл - нет. Она сделала первое открытие, будучи его аспиранткой. Белл не испытывает никакой горечи по этому поводу, поддерживая решение комитета по присуждению Нобелевской премии. Некоторые люди называют эту премию "премией без Белла", потому что они так сильно чувствуют, что Джослин Белл Бернелл должна была получить премию".
В 1974 году Джозеф Хутон Тейлор-младший и Рассел Халс впервые обнаружили пульсар в бинарной системе. Этот пульсар вращается вокруг другой нейтронной звезды с орбитальным периодом всего восемь часов. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, эта система должна испускать сильное гравитационное излучение, заставляя орбиту постоянно сжиматься, поскольку она теряет орбитальную энергию. Наблюдения за пульсаром вскоре подтвердили это предсказание, предоставив первое в истории доказательство существования гравитационных волн. По состоянию на 2010 год наблюдения за пульсаром по-прежнему согласуются с общей теорией относительности. В 1993 году Нобелевская премия по физике была присуждена Тейлору и Халсу за открытие этого пульсара.
Диаграмма Джослин Белл Бернелл
Виды пульсаров
Астрономы знают, что существует три различных вида пульсаров:
- Пульсары с вращательной энергией, где излучение вызвано потерей энергии вращения; излучение вызвано замедлением скорости вращения нейтронной звезды
- пульсары с аккреционной энергией (к ним относятся большинство, но не все рентгеновские пульсары), где гравитационная потенциальная энергия материи, падающей на пульсар, вызывает рентгеновское излучение, которое может быть принято с Земли, и
- Магнетары, в которых чрезвычайно сильное магнитное поле теряет энергию, что вызывает излучение.
Хотя все три вида объектов являются нейтронными звездами, вещи, которые можно увидеть, как они делают, и физика, которая это вызывает, очень разные. Но есть и некоторые схожие вещи. Например, рентгеновские пульсары - это, вероятно, старые пульсары с вращательным движением, которые уже потеряли большую часть своей энергии, и их можно увидеть снова только после того, как их бинарные компаньоны расширились, и вещество из них начало падать на нейтронную звезду. Процесс аккреции (падения материи на нейтронную звезду), в свою очередь, может дать нейтронной звезде достаточно энергии углового момента, чтобы превратить ее в миллисекундный пульсар, работающий на вращении.
Использует
Точные часы Для некоторых миллисекундных пульсаров регулярность пульсаций более точна, чем атомные часы. Такая стабильность позволяет использовать миллисекундные пульсары для определения эфемеридного времени или создания пульсарных часов.
Временной шум - это название вращательных нарушений, наблюдаемых у всех пульсаров. Шум синхронизации проявляется в виде случайных блужданий частоты или фазы импульса. Неизвестно, связан ли временной шум с глюками пульсара.
Другие виды использования
Изучение пульсаров привело к множеству применений в физике и астрономии. Основные примеры включают доказательство гравитационного излучения, предсказанного общей теорией относительности, и первое доказательство существования экзопланет. В 1980-х годах астрономы измерили излучение пульсара, чтобы доказать, что североамериканский и европейский континенты удаляются друг от друга. Это движение является доказательством тектоники плит.
Важные пульсары
- Магнитар SGR 1806-20 произвел самый большой всплеск энергии, когда-либо наблюдавшийся в Галактике, в ходе эксперимента 27 декабря 2004 года
- PSR B1931+24 "... выглядит как обычный пульсар в течение примерно недели, а затем "выключается" примерно на месяц, прежде чем снова начать генерировать импульсы. [...] этот пульсар замедляется быстрее, когда пульсар включен, чем когда он выключен. [... то], как он замедляется, должно быть связано с радиоэнергией и тем, что ее вызывает, а дополнительное замедление можно объяснить ветром частиц, покидающих магнитное поле пульсара и замедляющих скорость его вращения". [2]
- PSR J1748-2446ad с частотой 716 Гц (число оборотов в секунду) является самым быстро вращающимся пульсаром из всех известных.
Другие источники
- Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Справочник по астрономии пульсаров. Кембриджские справочники по наблюдениям для астрономов-исследователей.
