Dvejetainis pulsaras
Dvinaris pulsaras - tai pulsaras su dvinariu palydovu, dažnai baltąja nykštuke arba neutronine žvaigžde. Bent vienu atveju, dvigubo pulsaro PSR J0737-3039 atveju, žvaigždė palydovė taip pat yra kitas pulsaras.
Dvinariai pulsarai yra vieni iš nedaugelio objektų, leidžiančių fizikams patikrinti bendrąjį reliatyvumą esant stipriam gravitaciniam laukui. Nors dvinario pulsaro palydovą paprastai sunku arba neįmanoma pastebėti, pulsaro impulsų laiką radijo teleskopais galima išmatuoti nepaprastai tiksliai. Dvinarių pulsarų laiko nustatymas netiesiogiai patvirtino gravitacinio spinduliavimo egzistavimą ir patvirtino Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją.
Reliatyvumas
Du objektai neskrieja absoliučiai apskritomis orbitomis. jų orbitos beveik visada yra elipsės formos. Taigi du kartus per apskritimą jie yra arčiausiai, o du kartus per apskritimą - toliausiai. Tai akivaizdu kalbant apie Žemę ir Saulę, tačiau ši idėja galioja daug plačiau.
Kai du kūnai yra arti, gravitacinis laukas yra stipresnis ir laiko tėkmė sulėtėja. Pulsaro atveju pailgėja laikas tarp impulsų (arba ciklų). Pulsaro laikrodžiui lėčiau keliaujant per silpniausią lauko dalį, jis atgauna laiką. Tai reliatyvistinis laiko vėlinimas. Tai yra skirtumas tarp to, ką būtų galima tikėtis pamatyti, jei pulsaras judėtų pastoviu atstumu ir greičiu aplink savo palydovą, ir to, kas iš tikrųjų stebima.
Dvinariai pulsarai yra viena iš nedaugelio mokslininkų turimų priemonių gravitacinėms bangoms aptikti. Einšteino bendroji reliatyvumo teorija numato, kad dvi neutroninės žvaigždės, skriejančios aplink bendrą masės centrą, skleis gravitacines bangas, kurios nuneš orbitinę energiją ir privers abi žvaigždes suartėti. Abiem žvaigždžių kūnams artėjant vienas prie kito, dažnai vienas pulsaras absorbuoja kito pulsaro medžiagą, sukeldamas smarkų akrecijos procesą. Ši sąveika gali įkaitinti tarp kūnų besikeičiančias dujas ir sukelti rentgeno spindulių šviesą, kuri gali atrodyti pulsuojanti, todėl dvinariai pulsarai kartais vadinami rentgeno spindulių dvinarėmis. Šis medžiagos srautas iš vieno žvaigždės kūno į kitą vadinamas akreciniu disku. Milisekundiniai pulsarai (arba MSP) sukuria savotišką "vėją", kuris dvinarių pulsarų atveju gali nupūsti neutroninių žvaigždžių magnetosferą ir smarkiai paveikti impulsų spinduliavimą.
Istorija
Pirmąjį dvinarį pulsarą - PSR B1913+16 arba "Hulso-Tayloro dvinarį pulsarą" - 1974 m. Arecibo observatorijoje atrado Josephas Tayloras ir Russellas Hulse'as. 1993 m. jiems buvo paskirta Nobelio fizikos premija. Nuo pat atradimo šios sistemos impulsai buvo stebimi 15 μs tikslumu.
1993 m. Nobelio premija buvo paskirta Džozefui Teilorui ir Raselui Hulsui, atradusiems dvi tokias žvaigždes. Stebėdamas naują pulsarą, pavadintą PSR B1913+16, Hulsas pastebėjo, kad jo pulsavimo dažnis svyruoja. Buvo prieita prie išvados, kad paprasčiausias paaiškinimas yra tas, jog pulsaras dideliu greičiu skrieja aplink kitą žvaigždę. Hulsas ir Teiloras, stebėdami šiuos impulsų svyravimus, nustatė, kad žvaigždės yra vienodai sunkios, o tai leido jiems manyti, kad kitas erdvinis objektas taip pat yra neutroninė žvaigždė.
Atlikti šios žvaigždžių sistemos orbitos skilimo stebėjimai beveik idealiai atitiko Einšteino lygtis. Reliatyvumo teorija numato, kad laikui bėgant dvinarės sistemos orbitos energija bus paversta gravitaciniu spinduliavimu. Teiloro ir jo kolegų surinkti duomenys apie PRS B1913+16 orbitos periodą patvirtino šią reliatyvistinę prognozę. Jie 1983 m. pranešė, kad pastebėtas minimalus dviejų pulsarų išsiskyrimas skiriasi nuo to, kurio tikėtasi, jei orbitinis išsiskyrimas išliktų pastovus. Per dešimtmetį nuo sistemos atradimo jos orbitinis periodas sumažėjo maždaug 76 milijoninėmis sekundės dalimis per metus. Tai reiškia, kad pulsaras prie didžiausio atskyrimo priartėjo daugiau nei sekunde anksčiau, nei būtų priartėjęs, jei orbita būtų išlikusi tokia pati. Vėlesni stebėjimai ir toliau rodo šį sumažėjimą.
Dvinarės žvaigždžių sistemos PSR B1913+16 periastrono periodo kumuliacinis poslinkis sekundėmis, kai sistema praranda energiją dėl gravitacinių bangų emisijos. Raudoni taškai yra eksperimentiniai duomenys, o mėlyna linija - poslinkis, numatytas pagal reliatyvumo teoriją.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra dvejetainis pulsaras?
A: Dvejetainis pulsaras - tai pulsaras, turintis dvejetainį palydovą, dažnai baltąją nykštukę arba neutroninę žvaigždę.
K: Kas yra dvinario pulsaro palydovė žvaigždė?
A: Dvinarinio pulsaro palydovė dažnai būna baltoji nykštukė arba neutroninė žvaigždė, tačiau bent vienu atveju (dvigubo pulsaro PSR J0737-3039) žvaigždė palydovė yra ir kitas pulsaras.
K: Kokia dvinarių pulsarų reikšmė fizikoje?
Atsakymas: Dvejetainiai pulsarai svarbūs fizikai, nes jie leidžia fizikams patikrinti bendrąjį reliatyvumą esant stipriam gravitaciniam laukui.
K: Ar įmanoma stebėti dvinario pulsaro žvaigždę palydovę?
Atsakymas: Paprastai žvaigždę, kuri yra pulsaro palydovė, stebėti sunku arba neįmanoma.
K: Kaip galima išmatuoti dvinario pulsaro impulsų laiką?
A: Dvinarinio pulsaro impulsų laiką itin tiksliai galima išmatuoti radijo teleskopais.
K: Kas netiesiogiai patvirtino dvinario pulsaro laiko nustatymą?
A: Dvinarių pulsarų laiko nustatymas netiesiogiai patvirtino gravitacinio spinduliavimo egzistavimą.
K: Kokią teoriją patvirtino dvinario pulsaro laiko nustatymas?
A: Dvejetainiai pulsarai patvirtino Einšteino bendrąją reliatyvumo teoriją.
