Astronomii au studiat cerul din timpuri imemoriale. Cu toate acestea, numai cu un salt semnificativ în dezvoltarea tehnologiei, oamenii de știință au reușit să descopere obiecte pe care generațiile anterioare de astronomi nici nu le-au imaginat. Unul dintre ei au fost quasari și pulsari.
În ciuda distanțelor enorme până la aceste obiecte, oamenii de știință au reușit să studieze unele dintre proprietățile lor. Dar, în ciuda acestui fapt, ei ascund încă multe secrete nerezolvate.
Ce sunt pulsarii și quasarii
După cum sa dovedit, un pulsar este o stea neutronică. Descoperitorii săi au fost E. Hewish și studentul său absolvent D. Bell. Ei au reușit să detecteze impulsuri, care sunt fluxuri de radiații direcționate îngust, care devin vizibile la anumite intervale de timp, deoarece acest efect se produce datorită rotației stelelor neutronice.
O densificare semnificativă a câmpului magnetic al stelei și a densității sale însăși are loc în timpul compresiei sale. Se poate micșora la dimensiuni de câteva zeci de kilometri, iar în astfel de momente rotația are loc la o viteză incredibil de mare. Această viteză ajunge în unele cazuri la miimi de secundă. De aici provin undele radiate electromagnetice.
Quasarii și pulsarii pot fi numiți cele mai neobișnuite și mai misterioase descoperiri din astronomie. Suprafața unei stele neutronice (pulsar) are o presiune mai mică decât centrul său, din acest motiv neutronii se descompun în electroni și protoni. Electronii sunt accelerați la viteze incredibile datorită prezenței unui câmp magnetic puternic. Uneori, această viteză atinge viteza luminii, rezultând ejectarea electronilor din polii magnetici ai stelei. Două fascicule înguste de unde electromagnetice - exact așa arată mișcarea particulelor încărcate. Adică, electronii emit radiații în direcția direcției lor.
Continuând lista fenomenelor neobișnuite asociate stelelor neutronice, ar trebui să notăm stratul exterior al acestora. În această sferă există spații în care miezul nu poate fi distrus din cauza densității insuficiente a materiei. Consecința acestui lucru este acoperirea celei mai dense cruste datorită formării unei structuri cristaline. Ca urmare, tensiunea se acumulează și la un moment dat această suprafață densă începe să crape. Oamenii de știință au poreclit acest fenomen „cutremur stelar”.
Pulsarii și quasarii rămân complet neexplorați. Dar dacă cercetări uimitoare ne vorbesc despre pulsari sau așa-zișii. În timp ce stelele cu neutroni conțin o mulțime de lucruri noi, quasarii îi țin pe astronomi în suspans față de necunoscut.
Lumea a aflat pentru prima dată despre quasari în 1960. Descoperirea a precizat că acestea sunt obiecte cu dimensiuni unghiulare mici, care se caracterizează prin luminozitate ridicată, iar după clasa lor aparțin obiectelor extragalactice. Deoarece au o dimensiune unghiulară destul de mică, de mulți ani s-a crezut că sunt doar stele.
Numărul exact de quasari descoperiți este necunoscut, dar în 2005 au fost efectuate studii în care erau 195 de mii de quasari. Până acum, nu se știe nimic disponibil pentru explicații despre ei. Există o mulțime de presupuneri, dar niciuna dintre ele nu are dovezi.
Astronomii au aflat doar că într-o perioadă de timp de mai puțin de 24 de ore, luminozitatea lor prezintă o variabilitate suficientă. Pe baza acestor date, se poate observa dimensiunea relativ mică a regiunii de radiație, care este comparabilă cu dimensiunea Sistemului Solar. Quasarurile găsite există la distanțe de până la 10 miliarde de ani lumină. Le-am putut vedea datorită nivelului lor ridicat de luminozitate.
Cel mai apropiat astfel de obiect de planeta noastră se află la aproximativ 2 miliarde de ani lumină distanță. Poate că cercetările viitoare și cele mai recente tehnologii utilizate în ele vor oferi omenirii noi cunoștințe despre punctele albe ale spațiului cosmic.
– acestea sunt surse cosmice de radiații radio, optice, cu raze X și/sau gama care vin pe Pământ sub formă de explozii periodice (impulsuri).
Prin urmare, în funcție de tipul de radiație, acestea sunt împărțite în pulsari radio, pulsari optici, pulsari de raze X și/sau gamma. Natura radiației pulsarilor nu a fost încă dezvăluită pe deplin; modelele de pulsari și mecanismele prin care emit energie sunt studiate teoretic. Astăzi, opinia predominantă este că pulsarii sunt stele neutronice în rotație cu un câmp magnetic puternic.
Descoperirea pulsarilor
Acest lucru s-a întâmplat în 1967. Radioastronomul englez E. Hewish și colaboratorii săi au descoperit impulsuri radio scurte venite ca dintr-un loc gol din spațiu, repetându-se stabil cu o perioadă de cel puțin o secundă. La început, rezultatele observațiilor acestui fenomen au fost ținute secrete, deoarece s-ar putea presupune că aceste impulsuri de emisie radio sunt de origine artificială - poate că acestea sunt semnale de la o civilizație extraterestră? Dar nu a fost găsită nicio sursă de radiație care suferă mișcare orbitală, dar grupul lui Hewish a găsit încă 3 surse de semnale similare. Astfel, speranța pentru semnale de la o civilizație extraterestră a dispărut, iar în februarie 1968 a apărut un mesaj despre descoperirea unor surse radio extraterestre cu schimbare rapidă, de natură necunoscută, cu o frecvență foarte stabilă.
Acest mesaj a făcut furori, iar în 1974 Hewish a primit Premiul Nobel pentru această descoperire. Acest pulsar se numește PSR J1921+2153. În prezent, sunt cunoscuți aproximativ 2 mii de pulsari radio; aceștia sunt de obicei desemnați prin literele PSR și numere care își exprimă coordonatele ecuatoriale.
Ce este un pulsar radio?
Astrofizicienii au ajuns la un consens general că un radio pulsar este stea neutronică. Emite fluxuri de emisii radio îngust direcționate și, ca urmare a rotației stelei neutronice, fluxul intră în câmpul vizual al unui observator extern la intervale regulate - așa se formează impulsurile pulsarilor. Majoritatea astronomilor cred că pulsarii sunt stele neutronice minuscule, cu un diametru de câțiva kilometri, care se rotesc cu perioade de o fracțiune de secundă. Uneori chiar sunt denumite „topuri de stea”. Datorită câmpului magnetic, radiația pulsarului este similară cu fasciculul unui reflector: atunci când, din cauza rotației stelei neutronice, fasciculul lovește antena unui radiotelescop, exploziile de radiație sunt vizibile. Semnalele pulsare la diferite frecvențe radio călătoresc prin plasma interstelară la viteze diferite. Pe baza întârzierii reciproce a semnalelor, se determină distanța până la pulsar și se determină locația acestora în galaxie. Distribuția pulsarilor se potrivește aproximativ cu distribuția resturilor de supernove.
pulsari cu raze X
Un pulsar cu raze X este sistem binar apropiat, una dintre componentele căreia este stea neutronică, iar al doilea - stea normală, în urma căreia materia curge de la o stea obișnuită la o stea neutronică. Stele neutronice- sunt stele cu dimensiuni foarte mici (20-30 km in diametru) si cu densitati extrem de mari, depasind densitatea nucleului atomic. Astronomii cred că stelele cu neutroni apar ca urmare a exploziilor supernovei. Când o supernova explodează, nucleul unei stele normale se prăbușește rapid, care apoi se transformă într-o stea neutronică. În timpul compresiei, datorită legii conservării momentului unghiular, precum și conservării fluxului magnetic, are loc o creștere bruscă a vitezei de rotație și a câmpului magnetic al stelei. Astfel, aceste două caracteristici sunt importante pentru un pulsar cu raze X: viteză mare de rotație și câmpuri magnetice extrem de mari. Materia care lovește suprafața solidă a unei stele neutronice devine foarte fierbinte și începe să emită raze X. Rude apropiate ale pulsarilor cu raze X sunt polari și polari intermediari. Diferența dintre pulsari și polari este că un pulsar este o stea neutronică, în timp ce un polar este o pitică albă. În consecință, au câmpuri magnetice și viteză de rotație mai mici.
Pulsaruri optice
În ianuarie 1969, regiunea pulsarilor din Nebuloasa Crabului a fost examinată de un telescop optic cu echipament fotoelectric capabil să detecteze fluctuații rapide ale luminozității. S-a remarcat existența unui obiect optic cu fluctuații de luminozitate având aceeași perioadă ca și pulsarul radio din această nebuloasă. Acest obiect s-a dovedit a fi o stea de magnitudinea 16 în centrul nebuloasei. Avea un fel de spectru ilizibil fără linii spectrale. În timp ce explora Nebuloasa Crabului în 1942, V. Baade a indicat-o ca pe o posibilă rămășiță de supernovă stelară, iar I.S. Shklovsky în anii următori a sugerat că era o sursă de particule relativiste și fotoni de înaltă energie. Dar toate acestea au fost doar presupuneri. Și atunci vedeta s-a dovedit a fi pulsar optic, având aceeași perioadă și interpulsar ca un radio pulsar, iar din punct de vedere fizic ar trebui să fie o stea neutronică, al cărei consum de energie este suficient pentru a menține strălucirea și toate tipurile de radiații din Nebuloasa Crabului. După descoperirea pulsarului optic, s-au efectuat căutări în alte rămășițe de supernove, în special în cele în care au fost deja găsiți pulsari radio. Dar abia în 1977, astronomii australieni, folosind echipamente speciale, au reușit să detecteze pulsația în domeniul optic a unei stele excepțional de slabe de magnitudinea 25 din rămășița supernovei Vela X. Al treilea pulsar optic a fost găsit în 1982 în constelația Vulpecula prin emisie radio. . Nu s-a găsit nicio rămășiță de supernovă.
Ce este un pulsar optic? Componentele centrale ale liniilor spectrale ale SS 433 prezintă mișcări cu o perioadă de 13 zile și modificări ale vitezei de la -73 la +73 km/s. Aparent, există și un sistem binar apropiat aici, constând dintr-o supergiant fierbinte de clasa O sau B observabilă optic și o componentă de raze X optic invizibilă. Supergigantul are o masă de peste zece mase solare; s-a umflat până la limitele extreme ale propriei sale zone gravitaționale, umplând discul care înconjoară componenta de raze X de-a lungul ecuatorului cu gazul său. Planul discului este perpendicular pe axa de rotație a obiectului compact, care este componenta de raze X, și nu se află în planul orbital al sistemului binar. Prin urmare, discul și ambele jeturi de gaz se comportă ca un vârf care se rotește oblic, iar axa lor de rotație precesează (descrie un con), făcând o rotație în 164 de zile (acesta este un fenomen binecunoscut de precesie a corpurilor rotative). Componenta de raze X care consumă gazul discului și aruncă jeturi ar putea fi o stea neutronică.
Ele sunt printre cele mai puternice surse cosmice de radiații gamma. Astrofizicienii sunt dornici să afle cum reușesc aceste stele cu neutroni să strălucească atât de puternic în intervalul razelor gamma. Înainte de lansarea telescopului Fermi, erau cunoscuți doar aproximativ o duzină de pulsari cu raze gamma, în timp ce numărul total de pulsari era de aproximativ 1800. Acum noul observator a început să descopere pulsari cu raze gamma cu zeci. Oamenii de știință speră că munca ei va oferi o mulțime de informații valoroase care vor ajuta la înțelegerea mai bună a naturii pulsarilor gamma și a altor generatori cosmici de raze gamma.
În 2012, astronomii care au folosit telescopul orbital cu raze gamma Fermi au descoperit cel mai rapid pulsar cu raze gamma de până acum în constelația Centaurus, făcând o revoluție la fiecare 2,5 milisecunde și devorând rămășițele unei stele însoțitoare de dimensiunea lui Jupiter. ( Radiația gamma (raze gamma, razele γ) - un tip de radiație electromagnetică cu o lungime de undă extrem de scurtă -< 5·10 −3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. На картинке гамма-излучение показано фиолетовым цветом.
Să rezumam...
Stele neutronice– obiecte uimitoare. Au fost observate cu un interes deosebit în ultima vreme, pentru că... Misterul este pus nu numai de structura lor, ci și de densitatea lor enormă și câmpurile magnetice și gravitaționale puternice. Materia de acolo se află într-o stare specială, care amintește de un uriaș nucleu atomic, iar aceste condiții nu pot fi reproduse în laboratoarele pământești.
Un pulsar este pur și simplu un vârf magnetizat uriaș care se învârte în jurul unei axe care nu coincide cu axa magnetului. Dacă nu ar cădea nimic peste el și nu ar emite nimic, atunci emisia sa radio ar avea o frecvență de rotație și nu am auzi-o niciodată pe Pământ. Dar adevărul este că acest vârf are o masă colosală și o temperatură ridicată a suprafeței, iar câmpul magnetic rotativ creează un câmp electric de o intensitate enormă, capabil să accelereze protoni și electroni aproape la viteza luminii. Mai mult, toate aceste particule încărcate care se repetă în jurul pulsarului sunt prinse în câmpul său magnetic colosal. Și numai într-un unghi solid mic în jurul axei magnetice se pot elibera (stelele cu neutroni au cele mai puternice câmpuri magnetice din Univers, atingând 1010-1014 gauss. Comparați: câmpul pământului este de 1 gauss, cel solar este de 10-50 gauss. ). Aceste fluxuri de particule încărcate sunt sursa emisiilor radio din care au fost descoperiți pulsarii, care ulterior s-au dovedit a fi stele neutronice. Deoarece axa magnetică a unei stele neutronice nu coincide neapărat cu axa de rotație a acesteia, atunci când steaua se rotește, un flux de unde radio se propagă prin spațiu ca fasciculul unui far intermitent - tăind doar momentan întunericul din jur.
Pulsarii au fost descoperiti complet accidental la mijlocul anilor '60 ai secolului XX. Acest lucru s-a întâmplat în timpul observațiilor folosind un radiotelescop, care a fost conceput inițial pentru a studia diverse surse pâlpâitoare în adâncurile neexplorate ale spațiului. Care sunt aceste obiecte spațiale?
Descoperirea pulsarilor de către cercetătorii britanici
Un grup de oameni de știință - Jocelyn Bell, Anthony Huis și alții - a efectuat cercetări la Universitatea din Cambridge. Aceste impulsuri au sosit cu o frecvență de 0,3 secunde, iar frecvența lor a fost de 81,5 MHz. La acea vreme, astronomii nu se gândiseră încă ce este cu adevărat un pulsar și care este natura lui. Primul lucru pe care l-au observat a fost frecvența uimitoare a „mesajelor” pe care le-au descoperit. La urma urmei, pâlpâirea obișnuită a avut loc într-un mod haotic. Printre oamenii de știință a existat chiar și presupunerea că aceste semnale sunt dovezi ale unei civilizații extraterestre care încearcă să ajungă la omenire. Pentru a le desemna, a fost introdus numele LGM - această abreviere engleză însemna omuleți verzi („omuleți verzi”). Cercetătorii au început să facă încercări serioase de a descifra misteriosul „cod”, iar pentru aceasta au atras eminenti spărgători de coduri din întreaga planetă. Cu toate acestea, încercările lor au fost fără succes.
În următorii trei ani, astronomii au descoperit încă 3 surse similare. Și atunci oamenii de știință și-au dat seama ce este un pulsar. S-a dovedit a fi un alt obiect al Universului care nu are nimic de-a face cu civilizațiile extraterestre. Atunci pulsarii și-au primit numele. Pentru descoperirea lor, omul de știință Anthony Hewish a fost distins cu Premiul Nobel pentru Fizică.
Ce sunt stelele neutronice?
Dar, în ciuda faptului că această descoperire a avut loc cu destul de mult timp în urmă, mulți sunt încă interesați de răspunsul la întrebarea „ce este un pulsar”. Acest lucru nu este surprinzător, pentru că nu toată lumea se poate lăuda că astronomia a fost predată la cel mai înalt nivel la școala sau universitatea lor. Răspundem la întrebarea: un pulsar este o stea neutronică care se formează după ce are loc o explozie de supernovă. Și astfel, constanta pulsației, care a fost surprinzătoare la un moment dat, poate fi ușor explicată - motivul ei este stabilitatea rotației acestor stele neutronice.
În astronomie, pulsarii sunt desemnați printr-un număr din patru cifre. Mai mult, primele două cifre ale numelui indică orele, iar următoarele două - minute, în care are loc ascensiunea dreaptă a pulsului. Și în fața numerelor sunt două litere latine, care codifică locația deschiderii. Primul dintre toți pulsarii descoperiți a fost numit CP 1919 (sau „Cambridge Pulsar”).
Quazari
Ce sunt pulsarii și quasarii? Ne-am dat seama deja că pulsarii sunt cele mai puternice surse radio, a căror radiație este concentrată în impulsuri individuale de o anumită frecvență. Quasarii sunt, de asemenea, unul dintre cele mai interesante obiecte din întregul Univers. Ele sunt, de asemenea, extrem de strălucitoare - depășind intensitatea radiației generale a galaxiilor care sunt similare cu Calea Lactee. Quasarii au fost descoperiți de astronomi ca obiecte cu o deplasare mare spre roșu. Conform uneia dintre teoriile răspândite, quasarii sunt galaxii aflate în stadiul inițial al dezvoltării lor, în interiorul cărora se află
Cel mai strălucitor pulsar din istorie
Unul dintre cele mai cunoscute astfel de obiecte din Univers este pulsarul din Nebuloasa Crabului. Această descoperire arată că un pulsar este unul dintre cele mai uimitoare obiecte din întregul Univers.
Explozia unei stele neutronice în actuala Nebuloasă a Crabului a fost atât de puternică încât nici măcar nu se poate încadra în teoria astrofizicii moderne. În 1054 d.Hr e. O nouă stea a strălucit pe cer, care astăzi se numește SN 1054. Explozia sa a fost observată chiar și în timpul zilei, ceea ce a fost atestat în cronicile istorice ale Chinei și țărilor arabe. Este interesant că Europa nu a observat această explozie - atunci societatea a fost atât de absorbită de procedurile dintre Papă și legatul său, cardinalul Humbert, încât niciun om de știință din acea vreme nu a înregistrat această explozie în lucrările sale. Și câteva secole mai târziu, la locul acestei explozii a fost descoperită o nouă nebuloasă, care mai târziu a devenit cunoscută sub numele de Nebuloasa Crabului. Din anumite motive, forma sa i-a amintit descoperitorului său, William Parsons, de un crab.
Și în 1968, a fost descoperit pentru prima dată pulsarul PSR B0531+21, iar acest pulsar a fost primul dintre toate pe care oamenii de știință l-au identificat cu rămășițele de supernova. Sursa pulsației, judecând mai strict, nu este steaua în sine, ci așa-numita plasmă secundară, care se formează în câmpul magnetic al unei stele care se rotește cu o viteză vertiginoasă. Frecvența de rotație a pulsarului Nebuloasei Crabului este de 30 de ori pe secundă.
O descoperire care nu se încadrează în cadrul teoriilor moderne
Dar acest pulsar este surprinzător nu numai pentru luminozitate și frecvență. PSR B0531+21 a fost descoperit recent că emite raze radioactive într-un interval care depășește pragul de 100 de miliarde de volți. Acest număr este de milioane de ori mai mare decât radiația utilizată în echipamentele medicale și, de asemenea, este de zece ori mai mare decât valoarea descrisă în teoria modernă a razelor gamma. Martin Schroeder, un astronom american, spune astfel: „Dacă în urmă cu doar doi ani ai fi întrebat vreun astrofizician dacă acest tip de radiație poate fi detectat, ai fi primit un „nu” răsunător. Pur și simplu nu există o astfel de teorie în care să se încadreze faptul pe care l-am descoperit.”
Ce sunt pulsarii și cum s-au format: misterul astronomiei
Datorită studiilor pulsarului Nebuloasei Crabului, oamenii de știință au o idee despre natura acestor obiecte spațiale misterioase. Acum vă puteți imagina mai mult sau mai puțin clar ce este un pulsar. Apariția lor se explică prin faptul că, în stadiul final al evoluției lor, unele stele explodează și fulgeră cu artificii uriașe - se naște o supernova. Se deosebesc de stelele obișnuite prin puterea erupției lor. În total, în Galaxia noastră apar aproximativ 100 de astfel de erupții pe an. În doar câteva zile, o supernova își mărește luminozitatea de câteva milioane de ori.
Fără excepție, toate nebuloasele, precum și pulsarii, apar la locul exploziilor supernovei. Cu toate acestea, pulsarii nu pot fi observați în toate rămășițele acestui tip de corp ceresc. Acest lucru nu ar trebui să deruteze iubitorii de astronomie - la urma urmei, un pulsar poate fi observat doar dacă este situat la un anumit unghi de rotație. În plus, datorită naturii lor, pulsarii „trăiesc” mai mult decât nebuloasele în care se formează. Oamenii de știință încă nu pot determina cu exactitate motivele care fac ca o stea răcită și aparent moartă de mult timp să devină o sursă de emisii radio puternice. În ciuda abundenței de ipoteze, astronomii vor trebui să răspundă la această întrebare în viitor.
Pulsari cu cea mai scurtă perioadă de rotație
Probabil, cei care se întreabă ce este un pulsar și care sunt ultimele știri de la astrofizicieni despre aceste obiecte cerești vor fi interesați să cunoască numărul total de stele de acest fel descoperite până în prezent. Astăzi, oamenii de știință cunosc peste 1.300 de pulsari. Mai mult, un număr imens - aproximativ 90% - dintre aceste stele pulsează în intervalul de la 0,1 la 1 secundă. Există chiar și pulsari cu perioade și mai scurte - se numesc milisecunde. Una dintre ele a fost descoperită de astronomi în 1982 în constelația Vulpecula. Perioada sa de rotație a fost de numai 0,00155 secunde. O reprezentare schematică a unui pulsar include axa de rotație, câmpul magnetic și undele radio.
Asemenea perioade scurte de rotație a pulsarilor au servit drept argument principal în favoarea presupunerii că, prin natura lor, sunt stele neutronice în rotație (pulsar este un sinonim pentru expresia „stea neutronică”). La urma urmei, un corp ceresc cu o astfel de perioadă de rotație trebuie să fie foarte dens. Cercetările asupra acestor obiecte sunt încă în desfășurare. După ce au aflat ce sunt pulsarii cu neutroni, oamenii de știință nu s-au oprit la fapte descoperite anterior. La urma urmei, aceste stele au fost cu adevărat uimitoare - existența lor ar putea fi posibilă doar cu condiția ca forțele centrifuge care apar ca urmare a rotației să fie mai mici decât forțele gravitaționale care leagă materia pulsarului.
Diferite tipuri de stele neutronice
Mai târziu s-a dovedit că pulsarii cu perioade de rotație în milisecunde nu sunt cei mai tineri, ci, dimpotrivă, unul dintre cei mai vechi. Iar pulsarii din această categorie aveau cele mai slabe câmpuri magnetice.
Există, de asemenea, un tip de stea neutronică numită pulsari cu raze X. Acestea sunt corpuri cerești care emit raze X. Ele se încadrează și în categoria stelelor neutronice. Cu toate acestea, pulsarii radio și stelele care emit raze X acționează diferit și au proprietăți diferite. Primul pulsar de acest fel a fost descoperit în 1972 în
Natura pulsarilor
Când cercetătorii au început să studieze ce sunt pulsarii, au decis că stelele neutronice au aceeași natură și densitate ca nucleele atomice. Această concluzie a fost făcută deoarece toți pulsarii sunt caracterizați de radiații dure - exact aceleași cu cele care însoțesc reacțiile nucleare. Cu toate acestea, calculele suplimentare au permis astronomilor să facă o afirmație diferită. Un tip de obiect cosmic, un pulsar, este un corp ceresc care este asemănător cu planetele gigantice (denumite altfel „stelele infraroșii”).
>Un pulsar (roz) poate fi văzut în centrul galaxiei M82.
Explora pulsari și stele neutronice Universul: descriere și caracteristici cu fotografii și videoclipuri, structură, rotație, densitate, compoziție, masă, temperatură, căutare.
Pulsari
Pulsari Sunt obiecte sferice compacte, ale căror dimensiuni nu se extind dincolo de granițele unui oraș mare. Lucrul surprinzător este că cu un asemenea volum depășesc masa solară ca masă. Ele sunt folosite pentru a studia stările extreme ale materiei, pentru a detecta planete dincolo de sistemul nostru și pentru a măsura distanțe cosmice. În plus, au ajutat la găsirea undelor gravitaționale care indică evenimente energetice, cum ar fi coliziunile supermasive. Descoperit pentru prima dată în 1967.
Ce este un pulsar?
Dacă cauți un pulsar pe cer, pare a fi o stea sclipitoare obișnuită care urmează un anumit ritm. De fapt, lumina lor nu pâlpâie sau pulsează și nu apar ca stele.
Pulsarul produce două fascicule de lumină persistente, înguste, în direcții opuse. Efectul de pâlpâire este creat deoarece se rotesc (principiul farului). În acest moment, fasciculul lovește Pământul și apoi se întoarce din nou. De ce se întâmplă asta? Faptul este că fasciculul de lumină al unui pulsar nu este de obicei aliniat cu axa de rotație.
Dacă clipirea este generată de rotație, atunci viteza impulsurilor reflectă viteza cu care se rotește pulsarul. Au fost găsite un total de 2.000 de pulsari, dintre care majoritatea se rotesc o dată pe secundă. Dar sunt aproximativ 200 de obiecte care reușesc să facă o sută de revoluții în același timp. Cele mai rapide sunt numite milisecunde, deoarece numărul lor de rotații pe secundă este egal cu 700.
Pulsarii nu pot fi considerați stele, cel puțin „vii”. Mai degrabă, sunt stele neutronice, formate după ce o stea masivă rămâne fără combustibil și se prăbușește. Ca rezultat, se creează o explozie puternică - o supernovă, iar materialul dens rămas este transformat într-o stea neutronică.
Diametrul pulsarilor din Univers ajunge la 20-24 km, iar masa lor este de două ori mai mare decât cea a Soarelui. Ca să vă faceți o idee, o bucată dintr-un astfel de obiect de mărimea unui cub de zahăr va cântări 1 miliard de tone. Adică ceva la fel de greu precum ți se potrivește Everestul în mână! Adevărat, există un obiect și mai dens - o gaură neagră. Cea mai masivă atinge 2,04 mase solare.
Pulsarii au un câmp magnetic puternic, care este de 100 de milioane până la 1 cvadrilion de ori mai puternic decât cel al Pământului. Pentru ca o stea neutronică să înceapă să emită lumină ca un pulsar, trebuie să aibă raportul corect între puterea câmpului magnetic și viteza de rotație. Se întâmplă ca un fascicul de unde radio să nu treacă prin câmpul vizual al unui telescop de la sol și să rămână invizibil.
Pulsare radio
Astrofizicianul Anton Biryukov despre fizica stelelor neutronice, încetinirea rotației și descoperirea undelor gravitaționale:
De ce se rotesc pulsarii?
Lentoarea unui pulsar este de o rotație pe secundă. Cele mai rapide accelerează la sute de rotații pe secundă și se numesc milisecunde. Procesul de rotație are loc deoarece stelele din care s-au format s-au rotit și ele. Dar pentru a ajunge la această viteză, aveți nevoie de o sursă suplimentară.
Cercetătorii cred că pulsarii în milisecunde s-au format prin furtul de energie de la un vecin. Este posibil să observați prezența unei substanțe străine care crește viteza de rotație. Și asta nu este un lucru bun pentru însoțitorul rănit, care ar putea într-o zi să fie consumat complet de pulsar. Astfel de sisteme sunt numite văduve negre (după un tip periculos de păianjen).
Pulsarii sunt capabili să emită lumină în mai multe lungimi de undă (de la radio la raze gamma). Dar cum o fac? Oamenii de știință nu pot găsi încă un răspuns exact. Se crede că un mecanism separat este responsabil pentru fiecare lungime de undă. Fasciculele asemănătoare unui far sunt făcute din unde radio. Sunt strălucitoare și înguste și seamănă cu lumina coerentă, unde particulele formează un fascicul focalizat.
Cu cât rotația este mai rapidă, cu atât câmpul magnetic este mai slab. Dar viteza de rotație este suficientă pentru ca aceștia să emită raze la fel de strălucitoare ca și cele lente.
În timpul rotației, câmpul magnetic creează un câmp electric, care poate aduce particulele încărcate într-o stare mobilă (curent electric). Zona de deasupra suprafeței în care domină câmpul magnetic se numește magnetosferă. Aici, particulele încărcate sunt accelerate la viteze incredibil de mari datorită unui câmp electric puternic. De fiecare dată când accelerează, emit lumină. Este afișat în intervale optice și de raze X.
Dar razele gamma? Cercetările sugerează că sursa lor ar trebui căutată în altă parte, lângă pulsar. Și vor semăna cu un ventilator.
Caută pulsari
Radiotelescoapele rămân principala metodă de căutare a pulsarilor în spațiu. Sunt mici și slabe în comparație cu alte obiecte, așa că trebuie să scanezi întregul cer și treptat aceste obiecte ajung în lentilă. Cele mai multe au fost găsite folosind Observatorul Parkes din Australia. Multe date noi vor fi disponibile de la SKA (Square Kilometer Array Antenna) începând din 2018.
În 2008, a fost lansat telescopul GLAST, care a găsit 2050 de pulsari care emit raze gamma, dintre care 93 erau milisecunde. Acest telescop este incredibil de util deoarece scanează întregul cer, în timp ce altele evidențiază doar zone mici de-a lungul avionului.
Găsirea diferitelor lungimi de undă poate fi o provocare. Faptul este că undele radio sunt incredibil de puternice, dar pur și simplu s-ar putea să nu cadă în lentila telescopului. Dar radiațiile gamma se răspândesc pe mai mult cer, dar sunt inferioare ca luminozitate.
Oamenii de știință știu acum despre existența a 2.300 de pulsari, găsiți prin unde radio și 160 prin raze gamma. Există, de asemenea, 240 de pulsari de milisecunde, dintre care 60 produc raze gamma.
Folosind pulsari
Pulsarii nu sunt doar obiecte spațiale uimitoare, ci și instrumente utile. Lumina emisă poate spune multe despre procesele interne. Adică, cercetătorii sunt capabili să înțeleagă fizica stelelor neutronice. Aceste obiecte au o presiune atât de mare încât comportamentul materiei diferă de cel obișnuit. Conținutul ciudat al stelelor neutronice se numește „pastă nucleară”.
Pulsarii aduc multe beneficii datorita preciziei pulsurilor lor. Oamenii de știință cunosc obiecte specifice și le percep drept ceasuri cosmice. Așa au început să apară speculațiile despre prezența altor planete. De fapt, prima exoplanetă găsită orbita un pulsar.
Nu uitați că pulsarii continuă să se miște în timp ce „clipesc”, ceea ce înseamnă că pot fi folosiți pentru a măsura distanțe cosmice. Ei au fost, de asemenea, implicați în testarea teoriei relativității a lui Einstein, precum momentele cu gravitație. Dar regularitatea pulsației poate fi perturbată de undele gravitaționale. Acest lucru a fost observat în februarie 2016.
Cimitirele Pulsar
Treptat, toți pulsarii încetinesc. Radiația este alimentată de câmpul magnetic creat de rotație. Ca urmare, își pierde și puterea și nu mai trimite fascicule. Oamenii de știință au trasat o linie specială în care razele gamma pot fi încă detectate în fața undelor radio. De îndată ce pulsarul cade dedesubt, acesta este eliminat în cimitirul pulsarilor.
Dacă un pulsar s-a format din rămășițele unei supernove, atunci are o rezervă uriașă de energie și o viteză de rotație rapidă. Exemplele includ obiectul tânăr PSR B0531+21. Poate rămâne în această fază câteva sute de mii de ani, după care va începe să-și piardă viteza. Pulsarii de vârstă mijlocie reprezintă majoritatea populației și produc doar unde radio.
Cu toate acestea, un pulsar își poate prelungi viața dacă există un satelit în apropiere. Apoi își va scoate materialul și va crește viteza de rotație. Astfel de schimbări pot apărea în orice moment, motiv pentru care pulsarul este capabil de renaștere. Un astfel de contact se numește sistem binar cu raze X cu masă mică. Cele mai vechi pulsare sunt cele de milisecunde. Unii ajung la miliarde de ani.
Stele neutronice
Stele neutronice- obiecte destul de misterioase, depășind masa solară de 1,4 ori. Ele se nasc după explozia stelelor mai mari. Să cunoaștem mai bine aceste formațiuni.
Când o stea de 4-8 ori mai masivă decât Soarele explodează, un nucleu de densitate mare rămâne și continuă să se prăbușească. Gravitația împinge atât de tare un material încât face ca protonii și electronii să fuzioneze împreună pentru a deveni neutroni. Așa se naște o stea neutronică de mare densitate.
Aceste obiecte masive pot atinge un diametru de doar 20 km. Pentru a vă face o idee despre densitate, doar o linguriță de material stele neutronice ar cântări un miliard de tone. Gravitația pe un astfel de obiect este de 2 miliarde de ori mai puternică decât cea a Pământului, iar puterea este suficientă pentru lentilele gravitaționale, permițând oamenilor de știință să vadă spatele stelei.
Șocul de la explozie lasă un puls care face ca steaua neutronică să se rotească, atingând câteva rotații pe secundă. Deși pot accelera de până la 43.000 de ori pe minut.
Straturi limită lângă obiecte compacte
Astrofizicianul Valery Suleymanov despre apariția discurilor de acreție, a vântului stelar și a materiei în jurul stelelor neutronice:
Interiorul stelelor neutronice
Astrofizicianul Serghei Popov despre stările extreme ale materiei, compoziția stelelor neutronice și metodele de studiere a interiorului:
Când o stea neutronică face parte dintr-un sistem binar în care o supernova a explodat, imaginea este și mai impresionantă. Dacă a doua stea este inferioară în masă față de Soare, atunci trage masa companionului în „lobul Roche”. Acesta este un nor sferic de material care orbitează în jurul unei stele neutronice. Dacă satelitul a fost de 10 ori mai mare decât masa solară, atunci și transferul de masă este ajustat, dar nu atât de stabil. Materialul curge de-a lungul polilor magnetici, se încălzește și creează pulsații de raze X.
Până în 2010, 1.800 de pulsari au fost găsiți folosind detectarea radio și 70 folosind raze gamma. Unele exemplare aveau chiar planete.
Tipuri de stele neutronice
Unii reprezentanți ai stelelor neutronice au jeturi de material care curg aproape cu viteza luminii. Când zboară pe lângă noi, fulgeră ca lumina unui far. Din această cauză, ei sunt numiți pulsari.
