Pulsar
Pulsāri ir neitronu zvaigznes, kas strauji rotē un rada milzīgu elektromagnētisko starojumu šaurā staru kūlī. Neitronu zvaigznes ir ļoti blīvas, un tām ir īsi, regulāri griezieni. Tas rada ļoti precīzus intervālus starp impulsiem, kas atsevišķiem pulsāriem svārstās no aptuveni milisekundes līdz sekundēm. Impulsu var redzēt tikai tad, ja Zeme atrodas pietiekami tuvu staru kūļa virzienam. Līdzīgi kā jūs varat redzēt bāku tikai tad, ja stars spīd jūsu virzienā.
Impulsi sakrīt ar zvaigznes pagriezieniem. Griešanās izraisa bākas efektu, jo starojums ir redzams tikai īsos intervālos. Verners Bekers (Werner Becker) no Maksa Planka Ārpuszemes fizikas institūta nesen teica,
Krabju miglumballes optiskais/starojuma staru kompozītattēls. Tajā redzama enerģija, kas nāk no apkārtējās miglājiņas un ko rada centrālā pulsāra magnētiskie lauki un daļiņas.
Vela pulsārs - neitronu zvaigzne, kas ir zvaigznes atliekas pēc supernovas (liela zvaigznes sprādziena). Tā lido cauri telpai, spiežot matēriju, kas izmesta no viena no neitronu zvaigznes pagrieziena punktiem.
Atklājums
Pirmais pulsārs tika atklāts 1967. gadā. To atklāja Džočelins Bells Bērnels un Entonijs Hivišs. Viņi strādāja Kembridžas Universitātē. Novēroto starojumu šķīra 1,33 sekunžu impulsi. Visi impulsi nāca no vienas un tās pašas vietas debesīs. Avots atbilda zvaigžņu laikam. Sākumā viņi nesaprata, kāpēc pulsāriem ir regulāras starojuma stipruma izmaiņas. Vārds pulsārs ir saīsinājums no "pulsējošā zvaigzne".
Šis sākotnējais pulsārs, ko tagad sauc par CP 1919, rada radioviļņus, taču vēlāk tika konstatēts, ka pulsāri rada starojumu arī rentgena un/vai gamma staru viļņu garumā.
Nobela prēmijas
1974. gadā Entonijs Hivišs kļuva par pirmo astronomu, kam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā. Pretrunas izraisīja tas, ka viņam balva tika piešķirta, bet Bellam - ne. Viņa bija izdarījusi sākotnējo atklājumu, kad bija viņa doktorantūras studente. Bells apgalvo, ka šajā jautājumā viņam nav rūgtuma, un atbalsta Nobela prēmijas komitejas lēmumu. "Daži cilvēki to dēvē par balvu bez Bella, jo viņi ir pārliecināti, ka balva bija jāsaņem arī Džočelīnai Bellai Burnellai".
1974. gadā Džozefs Hutons Teilors juniors un Rasels Hulss pirmo reizi atklāja pulsaru binārajā sistēmā. Šis pulsārs riņķo ap citu neitronu zvaigzni ar orbitālo periodu tikai astoņas stundas. Einšteina vispārējā relativitātes teorija paredz, ka šai sistēmai būtu jāizstaro spēcīgs gravitācijas starojums, kas izraisa nepārtrauktu orbītas saraušanos, jo tā zaudē orbitālajā enerģiju. Pulsara novērojumi drīz vien apstiprināja šo prognozi, sniedzot pirmos pierādījumus par gravitācijas viļņu eksistenci. Kopš 2010. gada šā pulsāra novērojumi joprojām atbilst vispārējai relativitātes teorijai. Par šī pulsāra atklāšanu 1993. gadā Teiloram un Hulsam tika piešķirta Nobela prēmija fizikā.
Jocelyn Bell Burnell diagramma
Pulsāru veidi
Astronomi zina, ka ir trīs dažādi pulsāru veidi:
- Pulsari, ko darbina rotācija, kad starojumu izraisa rotācijas enerģijas zudums; starojumu izraisa neitronu zvaigznes ātruma palēnināšanās.
- ar akrēciju darbināti pulsāri (kas ir lielākā daļa, bet ne visi rentgenstaru pulsāri), kur uz pulsāra krītošās matērijas gravitācijas potenciālā enerģija rada rentgena starus, ko var uztvert no Zemes, un
- Magnēti, kuros ārkārtīgi spēcīgs magnētiskais lauks zaudē enerģiju, kas izraisa starojumu.
Lai gan visi trīs objektu veidi ir neitronu zvaigznes, to novērojamās darbības un to izraisošā fizika ir ļoti atšķirīga. Taču ir dažas lietas, kas ir līdzīgas. Piemēram, rentgenstaru pulsari, iespējams, ir veci rotācijas spēka pulsari, kas jau zaudējuši lielāko daļu savas enerģijas un atkal ir redzami tikai pēc tam, kad to binārie pavadoņi izpletušies un matērija no tiem sākusi krist uz neitronu zvaigzni. Savukārt akrēcijas process (matērijas krišana uz neitronu zvaigznes) var dot neitronu zvaigznei pietiekami daudz leņķiskā momenta enerģijas, lai tā kļūtu par rotācijas darbināmu milisekundes pulsaru.
Izmanto
Precīzs pulss Dažu milisekunžu pulsaru pulsāciju regularitāte ir precīzāka nekā atompulksteņa pulss. Šī stabilitāte ļauj milisekundes pulsārus izmantot efemēru laika noteikšanai vai pulsāru pulksteņu konstruēšanai.
Laika troksnis ir visu pulsaru novēroto rotācijas neregularitāšu nosaukums. Šis laika troksnis ir novērojams kā nejauši impulsu frekvences vai fāzes svārstības. Nav zināms, vai laika troksnis ir saistīts ar pulsaru glitčiem.
Citi izmantošanas veidi
Pulsāru pētījumi ir daudzkārt izmantoti fizikā un astronomijā. Galvenie piemēri ir vispārējā relativitātes teorijā paredzētā gravitācijas starojuma pierādījums un pirmais eksoplanētu pierādījums. Astoņdesmitajos gados astronomi veica pulsaru starojuma mērījumus, lai pierādītu, ka Ziemeļamerikas un Eiropas kontinenti attālinās viens no otra. Šī kustība ir plākšņu tektonikas pierādījums.
Svarīgi pulsāri
- Magnētars SGR 1806-20 2004. gada 27. decembrī eksperimentā radīja lielāko enerģijas sprādzienu Galaktikā, kāds jebkad novērots.
- PSR B1931+24 "... aptuveni nedēļu izskatās kā parasts pulsārs un pēc tam "izslēdzas" uz aptuveni mēnesi, pirms atkal sāk radīt impulsus. [...] šis pulsārs palēninās straujāk, kad pulsārs ir ieslēgts, nekā tad, kad tas ir izslēgts. [...] tā palēnināšanās veidam jābūt saistītam ar radio enerģiju un lietām, kas to izraisa, un papildu palēnināšanos var izskaidrot ar daļiņu vēju, kas atstāj pulsāra magnētisko lauku un palēnina tā griešanās ātrumu. [2]
- PSR J1748-2446ad ar 716 Hz (apgriezienu skaits sekundē) ir visātrāk rotējošais zināmais pulsārs.
Citi avoti
- Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Handbook of pulsar astronomiy. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.
