.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Беларусь
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.107285.html

статья Живым аулам ученые предпочли трупы звезд

Максим Борисов, 16.06.2006
Реклама

Звездотрясения обнажают "нутро" нейтронных звезд, сокрушают ее кору, заставляя крутиться быстрее. Изображение Darlene McElroy/LANL с сайта New Scientist

Вместо того, чтобы как следует разобраться с привычными, всем известными землетрясениями, наводящими ужас на жителей многих горных районов, ученые научились с беспрецедентной точностью предсказывать "звездотрясения", время от времени разрывающие кору "звездных трупов" - нейтронных звезд. В результате нового исследования, проведенного американскими астрофизиками и представленного на встрече Американского астрономического общества (American Astronomical Society - AAS) в канадском городе Калгари (планируется публикация в Astrophysical Journal), поддержку получила теория, согласно которой эти самые звездотрясения (starquakes) случаются за счет того, что твердая металлическая "корка" мертвой звезды, образовавшаяся над "жидкой" сверхплотной нейтронной материей, начинает в своем вращении отставать от вращения основного ядра, лопается и испытывает перестроечные эффекты.

Известно, что нейтронные звезды образуются в результате взрывов состарившихся, то есть почти полностью "выгоревших" массивных звезд, ядра которых подвергаются коллапсу - материя внутри этих "огрызков" обретает такую плотность, что обычные атомы буквально "плющит": электроны объединяются с протонами в нейтроны (чайная ложка этого вещества на Земле весила бы два миллиарда тонн). Поперечник таких мертвых звезд (масса которых как правило немного превышает массу нашего Солнца) обычно не больше 30 километров, ну а "сверхтекучую" сердцевину, обладающую характеристиками единого исполинского атомного ядра, окружает несколько менее экзотичная по своему составу и относительно тонкая твердая корка, как бы "плавающая" на этом субстрате в отсутствии какого-либо трения. Два этих компонента в принципе могут вращаться независимо друг от друга, но обычно их вращение синхронизировано... Скачкообразные сбои-"глитчи" ("glitches"), периодически случающиеся при рассинхронизации этого движения собственно и приводят к "звездотрясениям" (сверхтекучее вещество при этом прорывается в образовавшиеся трещины-разломы). Другая возможная причина связана с выходом из сверхпроводящего нутра вихревых нитей (так называемых "абрикосовских вихрей"), которые "прицепляются" к коре изнутри и оказывают эффект, тормозящий внутреннее ядро и раскручивающий внешнюю оболочку (в этом случае кора может и не трескаться). Обмен моментом импульса происходит за счет того, что линии магнитного поля (чрезвычайно мощного в случае нейтронных звезд), "вмороженные" в кору, реагируют на несоответствие взаимных скоростей вращения двух "раздельных частей" (происходят пересоединения). Так или иначе, в результате изменений ориентации в окружающем газовом облаке весь этот магнитный диполь, каковым представляется нейтронная звезда астрофизикам, испускает радиацию, которая и уносит избыточную энергию - то есть со временем происходит неизбежное замедление общего вращения.

"Сверхтекучая компонента не замедляется такими темпами, какими может замедляться кора, - поясняет Тод Стромейер (Tod Strohmayer) из американского Годдардовского центра космических полетов NASA (Goddard Space Flight Center - GSFC) в штате Мэриленд. - Разумеется, такое положение вещей не может продолжаться до бесконечности - и в конечном счете дополнительный угловой момент во вращении сверхтекучей компоненты передается коре, что и порождает сбои". В ходе "звездотрясения" твердая кора ломается, и сверхтекучие потоки устремляются в ее трещины, что заставляет внешнюю оболочку ускорять свое вращение.

С Земли все эти эффекты можно наблюдать потому, что они отражаются на периодичности излучения пульсаров - своеобразных "маяков Вселенной" (что исторгают узкие пучки радиоизлучения и рентгеновских лучей, при удачном расположении "чиркающих" по нашей планете), которые собственно и представляют, по мнению подавляющего большинства современных ученых, природное воплощение концепции нейтронных звезд. Группа исследователей, возглавляемая Джоном Миддледичем (John Middleditch) из Лос-Аламосской национальной лаборатории (Los Alamos National Laboratory), расположенной в американском штате Нью-Мексико, проанализировала эти увеличения скорости вращения нейтронной звезды для того, чтобы попытаться предсказывать приближение очередного акта звездотрясения.

Для экспериментов был выбран пульсар PSR J0537-6910 (его короткое обозначение - J0537), что находится в 170 тысячах световых лет от Земли (в Туманности Тарантула (остатке сверхновой) в Большом Магеллановом облаке - спутниковой галактике нашего Млечного пути) и имеет "несерьезный" по звездным меркам возраст в 4 тысячи лет. Кора этого пульсара прокручивается со скоростью 62 раз в секунду - это наиболее быстро вращающий молодой пульсар (ассоциированный с остатком сверхновой) из всех, известных науке (то есть период его вращения составляет примерно 16 миллисекунд). Всего за восемь лет был изучен (использовались рентгеновские данные от американского спутника Rossi X-Ray Timing Explorer - RXTE) 21 случай "пульсаротрясения", включая самый недавний - 5 мая (и опять же - это рекорд по "сбоям"). Поведение пульсара сравнивалось с "классическим" пульсаром Крабовидной туманности (7 тысяч световых лет от нас, период 33 мс), а также с довольно известным пульсаром Vela в южном созвездии Паруса (800 световых лет, 11 оборотов в секунду). Когда происходят "сбои", J0537 как бы ускоряет свое вращение - в среднем на один оборот за каждые семь часов (ну а в периоды затишья кора, естественно, постепенно тормозится). И теперь вот удалось выяснить, что длительность "спокойного" периода до очередного "эпизода сейсмической активности" напрямую зависит от интенсивности этого самого ускорения вращения.

"Отслеживая изменения в скорости вращения пульсара, мы можем предсказывать случаи звездотрясений за несколько дней до того, как они будут реально наблюдаться, - уверяет Миддледич. - Было бы здорово, если б сотрясения земли можно было предсказывать с подобной точностью..." Так, исследователи "нагадали", что следующее большое звездотрясение PSR J0537-6910 состоится в полночь 4 августа (по Гринвичу). Причем перед "серьезным" сломом ожидаются еще и предшествующие ему небольшие "вибрации"...

Нужно отметить, что нейтронные звезды более экзотичного типа, получившие наименование магнитаров (magnetars - обладающие сверхмощными магнитными полями), способны испытывать еще более катастрофические звездотрясения, в результате которых кора трескается и обнажается сверхтекучая сердцевина (соответствующая мультипликация NASA (MPEG) выложена по данному адресу).

Миддледич также отмечает, что его группе впервые удалось найти свидетельства ежегодного смещения магнитных полюсов пульсара. Эта особенность характерна для земных магнитных полюсов, а вот теперь реальность подобных эффектов отмечена и в случае нейтронных звезд.

Источники:
Scientists predict pulsar starquakes - Los Alamos National Laboratory
LANL astronomer predicts neutron starquake - Los Alamos Monitor
Astronomers predict timing of starquakes - New Scientist
Predicting the Starquakes in PSR J0537-6910 - arXiv.org

Ссылки:
Нейтронные звезды
Нейтронные гейзеры объяснили сейсмологию пульсаров
Предсказание звездотрясений на пульсарах
Пульсары (обзор)

Максим Борисов, 16.06.2006


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей