Pulsaras

Pulsarai yra neutroninės žvaigždės, kurios greitai sukasi ir skleidžia didžiulę elektromagnetinę spinduliuotę siauru spinduliu. Neutroninės žvaigždės yra labai tankios, jų sukimasis trumpas ir taisyklingas. Dėl to tarp impulsų susidaro labai tikslūs intervalai, kurie atskiro pulsaro atveju svyruoja maždaug nuo milisekundžių iki sekundžių. Impulsą galima pastebėti tik tada, jei Žemė yra pakankamai arti spindulio krypties. Panašiai kaip švyturį galima pamatyti tik tada, kai spindulys šviečia jūsų kryptimi.

Impulsai sutampa su žvaigždės posūkiais. Sukimasis sukelia švyturio efektą, nes spinduliuotė matoma tik trumpais intervalais. Makso Planko nežemiškos fizikos instituto darbuotojas Verneris Bekeris (Werner Becker) neseniai sakė,

Krabo migla - sudėtinė optinė / rentgeno spindulių nuotrauka. Jame matoma iš aplinkinės miglaitės sklindanti energija, kurią sukelia centrinio pulsaro magnetiniai laukai ir dalelės.

Velo pulsaras - neutroninė žvaigždė, likusi po supernovos (didžiulio žvaigždės sprogimo). Ji skrieja erdvėje, stumiama materijos, išmestos iš vieno iš neutroninės žvaigždės virtimo taškų.

Atradimas

Pirmasis pulsaras buvo atrastas 1967 m. Jį atrado Jocelyn Bell Burnell ir Antony Hewish. Jie dirbo Kembridžo universitete. Stebėtas spinduliavimas pasižymėjo impulsais, kuriuos skyrė 1,33 sekundės. Visi impulsai sklido iš tos pačios dangaus vietos. Šaltinis laikėsi žvaigždinio laiko. Iš pradžių jie nesuprato, kodėl pulsaro spinduliuotės stiprumas reguliariai kinta. Žodis "pulsaras" sutrumpintai reiškia "pulsuojanti žvaigždė".

Šis pirminis pulsaras, dabar vadinamas CP 1919, skleidžia radijo bangų ilgio spinduliuotę, tačiau vėliau nustatyta, kad pulsarai skleidžia rentgeno ir (arba) gama spindulių bangų ilgio spinduliuotę.

Nobelio premijos

1974 m. Antony Hewishas tapo pirmuoju astronomu, kuriam buvo paskirta Nobelio fizikos premija. Dėl to, kad jis buvo apdovanotas, o Bellas - ne, kilo ginčų. Ji atliko pirminį atradimą būdama jo doktorantūros studentė. Bellas tvirtina, kad šiuo klausimu nėra nuskriaustas ir palaiko Nobelio premijos komiteto sprendimą. "Kai kurie žmonės ją vadina "No-Bell" premija, nes jie tvirtai mano, kad Jocelyn Bell Burnell turėjo pasidalyti premiją".

1974 m. Josephas Hootonas Tayloras jaunesnysis ir Russellas Hulse'as pirmą kartą atrado pulsarą dvinarėje sistemoje. Šis pulsaras skrieja aplink kitą neutroninę žvaigždę, o jo orbitos periodas yra vos aštuonios valandos. Einšteino bendroji reliatyvumo teorija numato, kad ši sistema turėtų skleisti stiprų gravitacinį spinduliavimą, dėl kurio orbita nuolat traukiasi, nes praranda orbitinę energiją. Pulsaro stebėjimai netrukus patvirtino šią prognozę ir pateikė pirmuosius gravitacinių bangų egzistavimo įrodymus. Nuo 2010 m. šio pulsaro stebėjimai ir toliau atitinka bendrąjį reliatyvumo principą. 1993 m. už šio pulsaro atradimą Taylorui ir Hulse'ui paskirta Nobelio fizikos premija.

Jocelyn Bell Burnell diagrama

Pulsarų rūšys

Astronomai žino, kad yra trys skirtingos pulsarų rūšys:

sukimosi varomi pulsarai, kurių spinduliavimą sukelia sukimosi energijos praradimas; spinduliavimas atsiranda dėl to, kad neutroninė žvaigždė sulėtėja, nes sulėtėja jos sukimosi greitis.
akrecijos varomi pulsarai (tai dauguma, bet ne visi rentgeno spindulių pulsarai), kai ant pulsaro krintančios medžiagos gravitacinė potencinė energija sukelia rentgeno spindulius, kuriuos galima priimti iš Žemės, ir
Magnetarai, kuriuose itin stiprus magnetinis laukas praranda energiją, dėl kurios ir atsiranda spinduliavimas.

Nors visi trys objektai yra neutroninės žvaigždės, tačiau tai, ką galima pastebėti, ir tai lemiančios fizikinės priežastys labai skiriasi. Tačiau kai kurie dalykai yra panašūs. Pavyzdžiui, rentgeno spindulių pulsarai tikriausiai yra seni sukimosi energijos pulsarai, kurie jau prarado didžiąją dalį savo energijos ir vėl gali būti matomi tik po to, kai jų dvinariai palydovai išsiplėtė ir medžiaga iš jų pradėjo kristi ant neutroninės žvaigždės. Savo ruožtu akrecijos procesas (materijos kritimas ant neutroninės žvaigždės) gali suteikti neutroninei žvaigždei pakankamai kampinio momento energijos, kad ji taptų sukimosi varomu milisekundiniu pulsaru.

Naudoja

Tikslus laikrodis Kai kurių milisekundinių pulsarų pulsacijos reguliarumas yra tikslesnis nei atominio laikrodžio. Dėl tokio stabilumo milisekundinius pulsarus galima naudoti nustatant efemeridžių laiką arba kuriant pulsarų laikrodžius.

Laiko triukšmas - taip vadinami visų pulsarų sukimosi netolygumai. Šis laiko triukšmas pastebimas kaip atsitiktinis impulsų dažnio arba fazės svyravimas. Nežinoma, ar laiko triukšmas yra susijęs su pulsaro glitchais.

Kiti naudojimo būdai

Pulsaro tyrimai buvo plačiai naudojami fizikoje ir astronomijoje. Svarbiausi pavyzdžiai - gravitacinio spinduliavimo įrodymas, kaip numatyta bendrajame reliatyvumo teorijoje, ir pirmasis egzoplanetų egzistavimo įrodymas. XX a. devintajame dešimtmetyje astronomai išmatavo pulsaro spinduliuotę, kad įrodytų, jog Šiaurės Amerikos ir Europos žemynai tolsta vienas nuo kito. Šis judėjimas yra plokščių tektonikos įrodymas.

Svarbūs pulsarai

Magnetaras SGR 1806-20 2004 m. gruodžio 27 d. eksperimento metu sukėlė didžiausią kada nors matytą energijos pliūpsnį Galaktikoje.
PSR B1931+24 "... maždaug savaitę atrodo kaip įprastas pulsaras, o paskui maždaug mėnesiui "išsijungia" ir vėl pradeda skleisti impulsus. [...] šis pulsaras įjungtas lėtėja greičiau nei išjungtas. [...] tai, kaip jis lėtėja, turi būti susiję su radijo energija ir ją sukeliančiais dalykais, o papildomą lėtėjimą galima paaiškinti dalelių vėju, kuris palieka pulsaro magnetinį lauką ir sulėtina jo sukimosi greitį. [2]
PSR J1748-2446ad 716 Hz dažniu (apsisuka per sekundę) sukasi greičiausiai iš visų žinomų pulsarų.

Kiti šaltiniai

Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Handbook of pulsar astronomy. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.