.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.102858.html

статья Найден пульсар, устроившийся на полставки

Максим Борисов, 10.03.2006
Реклама
справка Справка

Нейтронные звезды

- очень компактные и плотные объекты с массами около полутора солнечных и радиусом порядка 10 километров. Плотность в центре такой "звезды" в несколько раз превышает ядерную. В основном нейтронные звезды состоят из вырожденных нейтронов с малой примесью вырожденных протонов и электронов и только самые внешние слои - твердая кора - содержат железо с примесью Cr, Ni, Co. Гидростатическое равновесие в них поддерживается давлением вырожденного нейтронного газа. Образование нейтронных звезд происходит в процессе гравитационного коллапса на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звезд (в несколько раз превышающих массу Солнца). Большинство известных на сегодня нейтронных звезд являются пульсарами (обнаружены в 1967 году).

цитата Дословно

<a href=http://xray.sai.msu.ru/~polar/my.html target=_blank>Сергей Попов</a>

Это в самом деле очень важно.

В самом деле, мы плохо знаем, как излучают радиопульсары. Учитывая, что объекты изучаются уже почти 40 лет во всех диапазонах спектра от радио до гамма, это факт, ясно указывающий, что ситуация в самом деле не простая.

Сейчас ожидается, что численное моделирование, активно развиваемое новым поколением астрофизиков, а также некоторые новые аналитические подходы помогут решить проблему (интересно отметить, что практически все основные специалисты по данной тематике, работающие в разных странах, являются выходцами из России-СССР или же здесь и работают: Максим Лютиков, Анатолий Спитковский, Андрей Тимохин, Андрей Грузинов, Юрий Любарский, Светлана Петрова, Роман Рафиков и др.).

Тем не менее, очень важно искать свой "розеттский камень". Может статься, что данный объект сможет сыграть такую роль.

Схематическое изображение пульсара PSR B1931+24 (J1933+2421). Иллюстрация: Michael Kramer с сайта www.jb.man.ac.uk/news/press.html

Британские астрономы, работающие с 76-метровым радиотелескопом имени Бернарда Ловелла (Lovell Radio Telescope) Обсерватории Джодрелл Бэнк Манчестерского университета (University of Manchester's Jodrell Bank Observatory), изучили очень странный пульсар, который, вероятно, поможет в будущем разгадать многие загадки этих необычных природных локаторов и проверить теории пульсаров, созданные еще 37 лет назад. Выявление тех механизмов, благодаря которым пульсарам удается с такой изумительной точностью выдерживать правильные периоды испускания пучков радиоволн, в свое время представляло собой величайший вызов всей астрофизике. А теперь новое исследование, опубликованное в электронном издании Science Express (статья принята в Science), представило научной общественности так называемый "бимодальный" пульсар PSR B1931+24 (J1933+2421), который "включается" только время от времени (то есть квазипериодически - и этот период колеблется между 30 и 40 днями). Он ведет себя как вполне нормальный пульсар на протяжении приблизительно недели (5-10 дней), а затем переходит в "спящее" состояние и остается "выключенным" в течение примерно месяца перед тем, как испустить новую серию импульсов (наблюдения проводились с 1998 по 2005 год).

Уникальность PSR B1931+24 и его чрезвычайная ценность для будущих исследователей состоит не только в том, что других таких объектов пока не обнаружено, но и в том, что у астрономов теперь появилась возможность сравнить неактивные и активные фазы у одного и того же пульсара (вообще-то спонтанное "замирание" (прекращение на некоторое время) радиоизлучения ранее неоднократно наблюдалось у старых, медленно вращающихся пульсаров, к тому же сравнительно недавно открыты транзиентные радиоисточники, проявляющих спорадическую активность, но все это вроде как совсем иное дело). Поскольку PSR B1931+24 ведет себя тихо большую часть времени, его не так-то просто было выявить (расположен он в 5,51 килопарсека от Земли - то есть до него около 18 тысяч световых лет), а это в свою очередь позволяет предположить, что подобных объектов может быть на самом деле довольно много, только они еще не попали в "сети" радиоастрономов (нужно еще заметить, что мы вообще можем наблюдать лишь ту часть пульсаров, в диаграмму направленности излучения которых попадает наша Земля).

Согласно современным взглядам на все эти "космические маяки", пульсары на самом деле представляют собой сверхплотные объекты диаметром порядка 10-100 километров - нейтронные звезды, - обладающие к тому же мощнейшими магнитными полями (1011-1014 Гс и выше, у миллисекундных пульсаров - меньше, от 108 Гс, у PSR B1931+24 - 2,6х1012 Гс). Они рождаются в результате величайших звездных катаклизмов - вспышек сверхновых, то есть взрывов, отмечающих смерть массивных звезд (по крайней мере в 1,4 раза массивнее нашего Солнца). Своими "хронометрическими" прожекторными способностями пульсары обязаны очень быстрому вращению (это, в частности, следствие первоначального сжатия-коллапса, как, впрочем, и потрясающая "концентрация" магнитных полей) и вращающимся вместе с их поверхностью "горячим пятнам", испускающим пучки радиоволн, что насквозь пронизывают галактики и устремляются к далеким мирам. "Эффект маяка" состоит в том, что пучки излучения от неких ярких "пятен", жестко связанных с поверхностью вращающейся нейтронной звезды, как бы просвечивают окружающее пространство, вычерчивая конусы. В том случае, когда этот пучок "касается" Земли, земные радиотелескопы собственно и регистрируют импульс радиоизлучения. "Космические маяки-хронометры" теперь широко используются для решения многих астрономических и даже навигационных задач: так, например, с их помощью были проведены высокоточные измерения скорости орбитального движения и радиуса орбиты нашей планеты, исследованы свойства межзвездной среды и т.п.

"Пульсары - это мечта физика, ставшая явью, - рассказывает руководитель исследовательской группы профессор Майкл Крамер (Michael Kramer), давно и успешно занимавшийся пульсарами. - Они состоят из материи, находящейся в едва ли не самом экстремальном состоянии, о котором нам только известно. Чрезвычайно устойчивое вращение делает их сверхточными космическими часами, однако мы до сих пор толком не знаем, как же такие "часы" на самом деле работают, и это нас очень смущает. А данное открытие приводит нас к началу длинного пути, ведущего к решению этой проблемы" (общепринятой теории радиоизлучения пульсаров до сих пор не существует, имеются лишь ее отдельные фрагменты).

Профессор Эндрю Лайн (Andrew Lyne), один из соавторов вышеозначенной статьи, указывает на то, что "после открытия пульсаров теоретики уже предполагали, что мощные электрические поля способны срывать частицы с поверхности нейтронных звезд и перемещать их в окружающее пульсар намагниченное плазменное облако, именуемое магнитосферой. Однако в течение почти четырех десятков лет не было никаких способов проверки истинности этой теории" (поскольку вращающийся намагниченный проводник создает в окружающем его пространстве электрическое поле, то составляющая этого поля, перпендикулярная к поверхности проводника, будет стремиться "вырывать" из него электроны и ионы).

Известно, что со временем периоды пульсаций у пульсаров постепенно увеличиваются. И весьма примечательно, что столь необычный "маяк", как PSR B1931+24, склонный к необъяснимым "загулам", на 50% интенсивнее замедляет свое вращение вокруг собственной оси тогда, когда он "включен" по сравнению с его периодами "отключения" (то есть он больше тормозится, если излучает). Это очень важно, поскольку позволяет установить связь между механизмом торможения с испусканием радиоизлучения и процессами, обеспечивающими перераспределение излучаемых частиц. Дополнительное замедление теперь можно с уверенностью объяснить ветром из частиц, покидающих магнитосферу пульсара и уносящих с собой энергию вращения (происходит перераспределение орбитального момента (момента импульса)). Такой тормозящий эффект от "пульсарного ветра" (то есть потоков заряженных частиц, вытекающих из магнитосферы по уходящим в бесконечность силовым линиям) ожидался заранее, но теперь наконец получены и наблюдательные свидетельства его наличия.

Степень торможения должна в принципе иметь однозначную связь с количественными характеристиками зарядов, покидающих магнитосферу пульсара. Приятной неожиданностью для астрофизиков стало то, что даже предварительные выкладки показали точность теоретических предсказаний в пределах двух процентов. "Мы действительно были потрясены, когда увидели эти числа на наших мониторах. Учитывая сложность поведения пульсара, мы даже не могли надеяться, что магнитосферная теория будет столь хорошо работать", - говорит Крамер.

Профессор Эндрю Лайн подытожил результаты этих исследований следующими словами: "Удивительно, что спустя почти 40 лет с начала изучения пульсаров [пульсары открыты британскими учеными из Маллардской радиоастрономической обсерватории Кембриджского университета в 1967 году] мы не только столкнулись с новым и необычным явлением, но также нашли очень неожиданный способ подтвердить некоторые фундаментальные теории о природе пульсаров".

На рисунке:
Возможное устройство пульсара. Вращающаяся намагниченная нейтронная звезда (в центре), окруженная плотной магнитосферой, испускает пучки радиоизлучения вдоль своей магнитной оси. Эта магнитная ось характеризуется некоторым наклоном к оси вращения. Мощное магнитное поле приводит к тому, что частицы вырываются с поверхности нейтронной звезды, заполняя окружающее пространство - так магнитосфера накачивается плазмой. Общие размеры этой магнитосферы определяются тем пределом, где единое вращение плазменного облака (то есть заряженных частиц, движущихся по силовым линиям магнитного поля и вращающихся вместе с нейтронной звездой с той же самой угловой скоростью вокруг ее оси в виде одной "жесткой" структуры) достигает околосветовых скоростей - на рисунке это дает очертания так называемого светового цилиндра (light-cylinder). Плазма, продуцирующая радиоизлучение, в конечном счете оставляет пределы этого светового цилиндра в виде "пульсарного ветра" (pulsar wind), который и отвечает за потерю орбитального момента (момента количества движения). Когда эмиссия радиоизлучения прекращается, пульсарный ветер также стихает, а вслед за этим прекращается и замедление вращения пульсара - отсюда и вышеописанная 50%-ная разница в силе эффекта. Иллюстрация: Michael Kramer с сайта www.jb.man.ac.uk/news/press.html

Источники:
Part-time pulsar yields new insight into inner workings of cosmic clocks - Jodrell Bank Observatory - Press Release (там же имеются ссылки на мультипликацию)
Part-Time Pulsar Yields New Insight Into Inner Workings of Cosmic Clocks - Particle Physics and Astronomy Research Council (PPARC) - News

Ссылки:
Пульсар с периодической активностью дает данные о магнитосферной физике - Обзоры препринтов astro-ph
A periodically active pulsar giving insight into magnetospheric physics - arXiv.org - astro-ph
A Periodically Active Pulsar Giving Insight into Magnetospheric Physics - Michael Kramer et al.
Jodrell Bank Observatory Pulsar Group
Нейтронные звезды - Обзоры astro-ph
Открыт новый класс нейтронных звезд - "Элементы"
О теории пульсаров
76-метровый радиотелескоп им. Ловелла - "Астронет"
Электронная радиоинтерферометрия - новая "мода" радиоастрономии - "Астрономия и телескопостроение"

Максим Борисов, 10.03.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей