25900 авторів і 91 редактор відповіли на 98952 питання,
розмістивши 129771 посилання на 81900 сайтів, приєднуйтесь!

Реклама партнерів:

Що таке пульсар?

РедагуватиУ обранеДрук

Пульсар ;астрономічний об'єкт, що випускає потужні, суворо періодичні імпульси електромагнітного випромінювання в основному в радіодіапазоні. Енергія, яку випромінює в імпульсах, становить лише малу частку його повної енергії. Майже всі відомі пульсари знаходяться в нашій Галактиці. У кожного пульсара свій період пульсацій- вони лежать в діапазоні від 640 імпульсів в секунду до одного імпульсу кожні 5 с. Періоди більшості пульсарів становлять від 0,5 до 1 с. Точні виміри показують, що зазвичай період між імпульсами зростає на одну мільярдну частку секунди в добу-якраз цього слід очікувати при уповільненні обертання зірки, яка втрачає енергію в процесі випромінювання.

Відкриття пульсарів в 1967 було великою несподіванкою, оскільки такі явища не передбачалися раніше. Незабаром стало ясно, що це явище пов'язане або з радіальними пульсаціями, або з обертанням зірок. Але ні звичайні зірки, ні навіть білі карлики не можуть природним чином пульсувати з такою високою частотою. Не можуть вони й обертатися так швидко - відцентрова сила розірве їх. Це може бути тільки дуже щільне тіло, що складається з речовини, передбаченого Л.Д.Ландау і Р.Оппенгеймером в 1939. У цій речовині ядра атомів впритул притиснуті один до одного. Стиснути речовина до такої міри може тільки гігантська сила тяжіння, якою володіють лише дуже масивні тіла, такі, як зірки. При величезної щільності ядерні реакції перетворюють більшість частинок в нейтрони, тому такі тіла називають нейтронними зірками.

Звичайні зірки, такі, як Сонце, складаються з газу з середньою щільністю трохи більше, ніж у води. Білий карлик з такою ж масою, але діаметром близько 10 000 км має в центрі щільність близько 40 т / см3. У нейтронної зірки маса теж близька до сонячної, але її діаметр всього близько 30 км і щільність близько 200 млн. Т / см3. Якби до такої щільності стиснути Землю, то її діаметр склав би близько 300 м- при такій щільності все людство вмістилося б у наперстку. Мабуть, нейтронна зірка може утворитися з центральної частини масивної зірки в момент її вибуху як наднової. При такому вибуху оболонка масивної зірки скидається, а ядро стискається в нейтронну зірку.

Найбільш детально досліджений потужний пульсар PSR 0531 + 21, розташований в Крабовидної туманності. Ця нейтронна зірка робить 30 обертів на секунду і її обертове магнітне поле з індукцією 1012 Гс «працює» як гігантський прискорювач заряджених частинок, повідомляючи їм енергію до 1020 еВ, що в 100 млн. разів більше, ніж в найпотужнішому прискорювачі на Землі. Повна потужність випромінювання цього пульсара в 100 000 разів вище, ніж у Сонця. Менше 0,01% цієї потужності доводиться на радіоімпульси, близько 1% випромінюється у вигляді оптичних імпульсів і близько 10% - у вигляді рентгенівського випромінювання. Залишилася потужність, ймовірно, припадає на низькочастотне радіовипромінювання і високоенергійні елементарні частинки - космічні промені.

Тривалість радиоимпульса у типового пульсара становить всього 3% інтервалу часу між імпульсами. Послідовно приходять імпульси сильно відрізняються один від одного, але середня (узагальнена) форма імпульсу у кожного пульсара своя і зберігається протягом багатьох років. Аналіз форми імпульсів показав багато цікавого. Зазвичай кожен імпульс складається з декількох субімпульсов, які «дрейфують» уздовж середнього профілю імпульсу. У деяких пульсарів форма середнього профілю може раптово змінюватися, переходячи від однієї стійкої форми до іншого-кожна з них зберігається протягом багатьох сотень імпульсів. Іноді потужність імпульсів падає, а потім відновлюється. Таке «завмирання» може тривати від декількох секунд до декількох діб.

При детальному аналізі у субімпульсов виявляється тонка структура: кожен імпульс складається з сотень мікроімпульсів. Область випромінювання такого мікроімпульси на поверхні пульсара має розмір менше 300 м. При цьому потужність випромінювання порівнянна з сонячною.

Механізм дії пульсара. Поки існує лише наближена картина дії пульсара. Його основою служить обертається нейтронна зірка з потужним магнітним полем. Обертове магнітне поле захоплює вилітають з поверхні зірки ядерні частинки і прискорює їх до дуже високих енергій. Ці частинки випускають електромагнітні кванти в напрямку свого руху, формуючи обертові пучки випромінювання. Коли пучок виявляється спрямованим на Землю, ми приймаємо імпульс випромінювання. Не зовсім ясно, чому ці імпульси мають настільки чітку структуру- можливо, лише невеликі області поверхні нейтронної зірки викидають частинки в магнітне поле. Частинки максимально високої енергії не можуть бути прискорені по отдельності- мабуть, вони утворюють пучки, що містять, можливо, 1012 частинок, які прискорюються як єдина частинка. Це допомагає зрозуміти і різкі межі імпульсів, кожний з яких, ймовірно, пов'язаний з окремим пучком частинок.

Відкриття. Перший пульсар відкрили випадково в 1967 астрономи Кембриджського університету Дж. Белл і Е. Хьюіш. Відчуваючи новий радіотелескоп з апаратурою для реєстрації швидкозмінних космічного випромінювання, вони несподівано виявили ланцюжка імпульсів, що приходять з чіткою періодичністю. Перший пульсар мав період 1,3373 с і тривалість імпульсу 0,037 с. Вчені назвали його CP 1919, що означає «кембриджський пульсар» (Cambridge Pulsar), що має пряме сходження 19 ч 19 хв. До 1997 зусиллями всіх радіоастрономів світу було відкрито понад 700 пульсарів. Дослідження пульсарів проводиться за допомогою найбільших телескопів, оскільки для реєстрації коротких імпульсів необхідна висока чутливість.

Будова пульсара. Нейтронні зірки мають рідке ядро і тверду кору завтовшки бл. 1 км. Тому за структурою пульсари більше нагадують планети, ніж зірки. Швидке обертання призводить до певної сплюснутости пульсара. Випромінювання відносить енергію і момент імпульсу, що викликає гальмування обертання. Однак тверда кора не дозволяє пульсару поступово ставати сферичним. У міру уповільнення обертання в корі накопичуються напруги і нарешті, вона ламається: зірка стрибкоподібно стає трохи більше сферичної, її екваторіальний радіус зменшується (всього на 0,01 мм), а швидкість обертання (в результаті збереження моменту) трохи зростає. Потім знову слід поступове уповільнення обертання і нове «зоретрусів», що приводить до стрибка швидкості обертання. Так, вивчаючи зміни періодів пульсарів, вдається багато чого довідатися про фізику твердої кори нейтронних зірок. У ній відбуваються тектонічні процеси, як в корі планет, і, можливо, утворюються свої мікроскопічні гори.

Подвійні пульсари. Пульсар PSR 1913 + 16 став першим, виявленим в подвійній системі. Його орбіта сильно витягнута, тому він дуже близько підходить до свого сусіда, який може бути тільки компактним об'єктом - білим карликом, нейтронної зіркою або чорною дірою. Висока стабільність імпульсів пульсара дозволяє по доплеровскому зміщення частоти їх приходу дуже точно вивчати його орбітальний рух. Тому подвійний пульсар був використаний для перевірки висновків загальної теорії відносності, згідно з якою велика вісь його орбіти повинна повертатися в рік приблизно на 4°- саме це і спостерігається.

Відомо кілька десятків подвійних пульсарів. Відкритий в 1988 пульсар в подвійній системі здійснює 622 обороту в секунду. Його сусід з масою всього 2% сонячної, ймовірно, був колись нормальною зіркою. Але пульсар змусив його «схуднути», частину маси перетягнувши на себе, а частина - випарувавши і «здувши» в космічний простір. Скоро пульсар остаточно знищить сусіда і залишиться на самоті. Мабуть, цим можна пояснити той факт, що переважна кількість пульсарів - одинаки, тоді як не менш половини нормальних зірок входить в подвійні і більш складні системи.

Відстань до пульсарів. Проходячи від пульсара до Землі, радіохвилі долають міжзоряне среду- взаємодіючи в ній з вільними електронами, вони сповільнюються - чим більше довжина хвилі, тим сильніше уповільнення. Вимірявши затримку довгохвильового імпульсу щодо короткохвильового (яка досягає декількох хвилин) і знаючи щільність міжзоряного середовища, можна визначити відстань до пульсара.

Як показують спостереження, у середньому в міжзоряному середовищі припадає близько 0,03 електрона на кубічний сантиметр. Засновані на цій величині відстані до пульсарів в середньому становлять кілька сотень св. років. Але є і більш віддалені об'єкти: згаданий вище подвійної пульсар PSR 1913 + 16 видалений на 18 000 св. років.

Енциклопедія Кругосвет.

Вікіпедія.

Реклама партнерів:

РедагуватиУ обранеДрук

Схожі питання


Увага, тільки СЬОГОДНІ!
«Що таке пульсар?»

В інших пошукових системах:

GoogleЯndexRamblerВікіпедія

» » Що таке пульсар?