Пульсар (від пульс та -ар як квазар) — нейтронна зоря, яка обертається та має потужне магнітне поле, і тому є космічним джерелом пульсуючого електромагнітного випромінювання з магнітних полюсів. Якщо промені з магнітних полюсів спрямовані на Землю, це випромінення може реєструватись на Землі у вигляді імпульсів — сплесків, які періодично повторюються (схоже на те, як світло від ліхтаря маяка можна побачити лише коли воно спрямовано у напрямку спостерігача).
Перший пульсар відкрили Джоселін Белл і Ентоні Г'юїш 1967 року.
Нейтронні зорі дуже щільні та мають короткі, правильні періоди обертання. Це створює дуже регулярні точні інтервали між імпульсами, які можуть тривати від мілісекунд до секунд у окремих пульсарів. Періоди пульсарів роблять їх зручним інструментом для астрономів. Спостереження пульсару у бінарній системі нейтронних зірок були використані для непрямого підтвердження існування гравітаційного випромінення. Перші екзопланети були відкриті навколо пульсара PSR B1257+12.
Пульсари розглядали як одні з кандидатів у джерела космічних променів надвисоких енергій.
Види пульсарів Редагувати
Пульсари поділяють на два типи:
- Радіопульсари, які випромінюють у радіодіапазоні.
- Рентгенівські пульсари, імпульсне випромінювання яких спостерігають у рентгенівському діапазоні.
Більшість пульсарів спостерігаються в радіодіапазоні, хоча в деяких із них виявлено випромінювання й на інших ділянках спектру, зокрема, в рентгені (наприклад, пульсар Крабоподібної туманності).
На початку XX-го сторіччя було відомо більше 300 пульсарів, у Паркському огляді (2017 рік) зареєстровано 1031 пульсар[джерело?] і їх кількість невпинно зростає. Тільки за допомогою радіотелескопу FAST з моменту його запуску в 2016 році і до серпня 2023 року було виявлено понад 800 нових пульсарів.
Радіопульсар є кінцевою стадією еволюції одиночної[джерело?] масивної зорі. Нейтронна зоря утворюється в результаті спалаху наднової. Навколо молодих радіопульсарів спостерігаються плеріони. Із часом період радіопульсара збільшується, а потужність випромінювання спадає, плеріони перетворюються на залики оболонкового типу.
Пульсації рентгенівського випромінювання вперше виявили у Центавра X-3 1971 року, за допомогою супутника Ухуру. Більшість відомих рентгенівських пульсарів (близько 40) входять до складу тісних подвійних систем і мають акреційні диски. Відомі також одиночні рентгенівські пульсари — магнетари. Вони мають магнітне поле в 1000 разів сильніше, ніж у звичайних нейтронних зір і проявляються у вигляді аномальних рентгенівських пульсарів і джерел повторювальних гамма-спалахів.
У радіопульсарів спостерігаються стрибкоподібні зменшення періодів — глітчі[джерело?]. Їх намагаються пояснювати перебудовою внутрішньої структури нейтронної зорі, наприклад зсувами кори (зоретрусами) або фазовими переходами ядерної речовини.
У 1991—1994 роках поблизу пульсарів PSR B1257+12 і PSR B1620-26 за доплерівським зсувом радіовипромінювання відкрито 4 екзопланети.
Особливий інтерес становлять спостереження пульсарів, що входять до складу подвійних систем. Перший подвійний радіопульсар відкрили 1972 року Халс і Тейлор. У 2004 відкрито систему з 2 нейтронних зір, причому з обох спостерігається пульсуюче радіовипромінювання. Спостереження таких систем дозволяють виявити втрати енергії за рахунок випромінювання гравітаційних хвиль, які передбачено загальною теорією відносності.
Система позначень Редагувати
Цей розділ потребує доповнення. |
Магнітосфера пульсара Редагувати
Магнітосфера пульсара складається з електронно-позитронної плазми, яка рухається в магнітному полі нейтронної зорі. Зовнішня межа магнітосфери — світловий циліндр, на якому лінійна швидкість обертального руху плазми досягає швидкості світла. Магнітосфера пульсара має порядок розміру Землі — десятки тисяч кілометрів. Потужне магнітне поле нейтронної зорі індукує поблизу її поверхні електричне поле. Найбільше електричне й магнітне поле досягається в полярній шапці поблизу магнітної осі. Розмір полярної шапки приблизно 1 км. Електронно-позитронні пари народжуються з вакууму під дією електричного поля в приповерхневому шарі висотою близько 100 метрів. Заряджені частинки рухаються вздовж магнітних силових ліній. Деякі магнітні силові лінії обриваються на світловому циліндрі. Тому заряди, які по них рухалися, стікають по поверхні циліндра і далі по останній замкненій силовій лінії (сепаратрисі) на поверхню нейтронної зорі. Під час руху зарядів виникає пондеромоторна сила, яка сповільнює обертання зорі. Таким чином енергія на утворення й випромінення магнітосфери береться з кінетичної енергії обертання. Плазма вморожена в магнітне поле, електрони під час руху вздовж силових ліній зазнають прискорення й випромінюють. Поблизу поверхні нейтронної зорі енергія квантів випромінювання сягає 1012 еВ, а на світловому циліндрі вона спадає до радіодіапазону. Так утворюється випромінювання пульсара[джерело?].
Пульсарні відскакування Редагувати
Пульсарне відскакування (англ. pulsar kick) — спостережуваний феномен, суть якого полягає в тому, що нейтронні зорі — залишки наднових — рухаються з надмірно великими швидкостями щодо навколишніх зір. За оцінками просторового розподілу багато радіопульсарів мають швидкості близько 30-40 км/с. Також відомо немало пульсарів зі швидкостями 200-500 км/с, а в деяких випадках оцінки швидкостей сягають 2000 км/с. Наприклад, зоря B1508+55 має швидкість 1100 км/с та траєкторію, спрямовану назовні Галактики. Дуже переконливий зразок пульсарного відскакування можна спостерігати в туманності Гітара, де ударна хвиля, генерована пульсаром, рухається відносно туманності — залишку наднової — зі швидкістю 800 км/с[джерело?].
Існує дві основних гіпотези виникнення таких великих швидкостей[джерело?]. Згідно з однією з них вони з'являються внаслідок розпаду подвійних систем (ефект Блаау). Якщо вибух у подвійній системі відбувається миттєво, швидкість, яку набувають зорі, що розлітаються, повністю визначається їх початковими та остаточними масами, періодами обертання та ексцентриситетом. Припустимо, маємо систему, що складається з гелієвої зорі масою 10 M☉ та нейтронної зорі масою 1 M☉. Під час колапсу гелієва зоря скине 90% своєї маси, і система розлетиться. При цьому швидкості компонентів можуть бути близькими до початкових (але не перевищуватимуть їх). Максимальна швидкість нейтронної зорі в такій системі сягає 500 км/с, при цьому швидкість гелієвої зорі буде близько 50 км/с. Механізм Блаау разом із сучасним сценарієм еволюції подвійних систем може пояснити швидкості до 700 км/с. Один з головних наслідків цієї теорії — нейтронна зоря, яка швидко рухається, має бути старою. Якщо досліджуваний радіопульсар має теплове рентгенівське випромінювання, що пов'язане з охолодженням пульсара і свідчить про його молодість, механізм Блаау для цієї зорі можна відкинути.
За гіпотезою Шкловського пульсарні відскакування виникають внаслідок асиметрії у вибуху наднової. Якщо припустити, що під час колапсу частина енергії виділяється анізотропно, то із закону збереження імпульсу можна вирахувати, що швидкості можуть сягати 3000 км/с[джерело?]. Існують різноманітні гіпотези щодо причин такої асиметрії. Чугай (1984) помітив, що в потужному магнітному полі нейтронної зорі, що формується, має проявлятися ефект несиметричного випромінювання нейтрино[джерело?]. Детальні розрахунки показують, що навіть у надпотужних магнітних полях за рахунок цього ефекту неможливо досягнути швидкостей понад 100 км/с[джерело?]. Однак в останні роки інтенсивно розвиваються моделі несиметричного випромінювання нейтрино. В моделі Кусенко пульсарне відскакування обумовлене випромінюванням стерильного нейтрино, що є одним із кандидатів у темну матерію[джерело?].
Другий можливий механізм запропонував Липунов (1983) — припливне викривлення зорі, що колапсує. Але цей ефект може бути суттєвим лише в маломасивних подвійних системах із білими карликами. За оцінками такий механізм може давати швидкості до кількох тисяч кілометрів на секунду[джерело?]. Також як можливий механізм розглядається несиметричній підпал речовини білого карлика внаслідок викривлення його форми.
Карликові імпульси Редагувати
Деякі старі пульсари перестають випромінювати на певні періоди часу – це явище називається «обнуленням». Механізм, що лежить в основі цього явища залишається невідомим[сумнівно ], оскільки магнітосферу в стані занулення важко досліджувати через відсутність емісійних вимірювань. 2023 року китайські дослідники за допомогою радіотелескопа FAST виявили спорадичні, слабкі, вузькі імпульси у стані загасання пульсара B2111+46. Вони назвали їх «карликовими імпульсами»[неавторитетне джерело].
Див. також Редагувати
Примітки Редагувати
- Definition of PULSAR. www.merriam-webster.com.
- Jeanette Kazmierczak (DEC 12, 2019). NASA's NICER Delivers Best-ever Pulsar Measurements, 1st Surface Map. Процитовано 15 жовтня 2023.
- ↑ Пульсари // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 388. — ISBN 966-613-263-X.
- Тимофій Борзенко (07.08.2023). Гігантський телескоп Китаю виявив понад 800 пульсарів. Українські новини.
- Плеріони // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 360. — ISBN 966-613-263-X.
- Залишок наднової // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 161. — ISBN 966-613-263-X.
- Giacconi, R. та ін. (1971). Discovery of Periodic X-Ray Pulsations in Centaurus X-3 from UHURU. Astrophysical Journal 167: L67. Bibcode:1971ApJ...167L..67G. doi:10.1086/180762.
- Тимофій Борзенко (24.08.2023). Китайські вчені відкрили нову форму випромінювання пульсарів за допомогою радіотелескопу FAST.. Українські новини.
Література Редагувати
- Липунов В. М. Астрофизика нейтронных звёзд. Москва: Наука, 1987.
Посилання Редагувати
Зовнішні відеофайли | |
---|---|
1. Як народжуються та існують нейтронні зорі // Канал «Цікава наука» на YouTube, 31 травня 2020. |
- Физика космоса. Маленькая энциклопедия, М.: Советская Энциклопедия, 1986
- ATNF Pulsar Catalogue — каталог пульсарів Австралійського національного телескопа
- Каталог рентгенівських пульсарів Астрономічного інституту ім. Штернберга (Москва)
- E. F. Keane та ін. (Aug 2017). The SUrvey for Pulsars and Extragalactic Radio Bursts (SUPERB) I. Survey description and overview. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 473 (1): 116—135. arXiv:1706.04459. doi:10.1093/mnras/stx2126.
Ця стаття потребує уваги й турботи фахівця у своїй галузі. |