Что такое пульсары? В новом ролике мы хотим рассказать все, что нужно знать про пульсары и нейтронные звезды. это вращающаяся нейтронная звёзда. С Земли это выглядит как пульсирующие всплески излучения. Магнитное поле звезды наклонено к оси вращения, что вызывает это эффект. Пульсары рождаются после взрыва звезды! В представленной работе описываются открытие пульсаров, основные характеристики и общепринятые модели возникновения пульсаров. Пульсары — это космические источники излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Миллисекундные пульсары обладают периодом обращения менее чем 30 миллисекунд. В ходе нового исследования ученые обнаружили пульсар с периодом обращения в 8,39 миллисекунд.
Факты о нейтронных звездах
- Астрономы изучают космические объекты – пульсары
- Пульсары и нейтронные звёзды / Звуки пульсаров / Как открыли и что это такое
- Что такое пульсар: определение, особенности и интересные факты
- Нестандартный пульсар | Наука и жизнь
- ПУЛЬСАР | Энциклопедия Кругосвет
Астрономы сообщили об открытии сотен мёртвых звёзд, пульсирующих гамма-излучением
Непонятно, откуда исходит этот свет, возможно, несколько источников отвечают за спектр света. Когда они вращаются вокруг географической оси, эти лучи поворачиваются по дуге. Любому наблюдателю на пути этого кружащегося по кругу потока света будет казаться, что звезда «пульсирует» излучением. Большинство пульсаров вращаются с невероятно высокой скоростью, от одного до сотен оборотов в секунду. Эта точная закономерность сбила с толку астрономов Джоселин Белл и Энтони Хьюиша, которые довольно шутливо назвали их «LGM» или «маленькие зеленые человечки» после того, как впервые наблюдали мерцание радиоволн пульсара в 1967 году.
Похожие структуры предсказываются теоретически и в случае нейтронных звезд. Это очень здорово — впервые увидеть их в реальных данных. Теоретики теперь получат новые фактические данные для моделирований, а мы — еще один инструмент для исследования параметров нейтронных звезд». Результаты исследования опубликованы в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Для справки Нейтронные звезды — сверхплотные космические тела, имеющие радиус около 10 км и массу, достигающую 1,4—2,5 массы Солнца. Рождаются они в результате вспышек сверхновых звезд, в результате которых вещество из-за гравитации сжимается настолько сильно, что электроны фактически сливаются с протонами, образуя нейтроны. В результате получаются огромные массы для столь малых размеров. При сжатии сохраняется магнитный поток, и если величина магнитного поля на поверхности звезды-прародителя была порядка 1 Гс как, например, на Земле , то после коллапса магнитное поле на поверхности нейтронной звезды достигает величин 1011—1012 Гс Некоторые нейтронные звезды могут образовывать пару с обычной звездой, вещество которой перетекает на поверхность нейтронной звезды в области магнитных полюсов подобно тому, как на Земле частицы солнечного ветра «выпадают» в районе магнитных полюсов, образуя всем известное полярное сияние. При этом возникает узкий луч мощного рентгеновского излучения. Когда из-за вращения звезды этот луч направлен на Землю, наблюдатели видят периодический сигнал, как от маяка, — рентгеновский пульсар.
Дайсон, Д. Предлагаем к просмотру видео Роскосмоса. Переведя частоту сигналов в звуковые волны, можно получить музыку. Звуковой ряд создан на основе данных космического телескопа "Спектр-Р" проекта "Радиоастрон". Источник: YouTube-канал Роскосмоса.
Наконец они догадались: они слышат эхо Большого взрыва. Представьте, что в лесу что-то взорвали, и долго-долго между деревьями, туда-сюда, мечется ослабевающий звук. С тех пор мы расшифровали структуру этого эха, и знаем, что происходило во время самого Большого взрыва. Это открытие показало: надо уметь слушать шум. Просто шипение. В нем больше сведений, чем в красивых картинках космических телескопов вроде Хаббла. Я сижу, потому что меня притягивает Земля. Я не могу улететь в космос — так сильна гравитация! На самом деле, гравитация — самая слабая из сил. Я легко отрываю от пола ноги: в этот момент мои мускулы преодолевают притяжение всей Земли. Зато дальность гравитации бесконечна. Меня прямо сейчас притягивают далекие галактики. Хотя и слабо. У гравитации есть другие загадочные свойства. Свет переносится фотонами, а электричество электронами, и вообще, для всех взаимодействий есть переносчик, но никто никогда не видел частицу, которая переносит гравитацию гравитон. А такая частица обязана быть. Гравитация распространяется не мгновенно, а со скоростью света. Допустим, я слепил из камней некий обелиск, и хочу им притянуть туманность Андромеды. Придется подождать, пока воздействие гравитации моего обелиска дойдет до туманности 2,5 миллиона лет. Это как раз и означает: от моего обелиска к туманности отправились гравитоны. И они, как и фотоны света, летят неким цугом, волной. Вы можете прямо сейчас породить гравитационную волну. Возьмите что-то тяжелое — и вращайте. В вашей стиральной машине вращается барабан, и он создает заметные гравитационные волны! Вот только что значит «заметные». Гравитационные волны очень слабы. И их не поймать приемником, даже с помощью голубей. А как поймать? Эйнштейн доказал, что гравитация — потому такая странная и неуловимая сила, что это по сути и не сила. Это искажение пространства-времени.
Что такое пульсары?
Однако наблюдать пульсары можно не во всех остатках этого типа небесных светил. Это не должно смущать любителей астрономии — ведь пульсар можно наблюдать только в том случае, если он расположен под определенным углом вращения. Кроме того, в силу своей природы пульсары «живут» дольше, чем туманности, в которых они образовываются. Ученые до сих пор не могут точно определить те причины, которые заставляют остывшую и, казалось бы, давно мертвую звезду становиться источником мощнейшего радиоизлучения. Несмотря на обилие гипотез, ответ на этот вопрос астрономам предстоит дать в будущем. Пульсары с самым коротким периодом вращения Вероятно, тем, кто задается вопросом о том, что такое пульсар и каковы последние новости от астрофизиков об этих небесных объектах, будет интересно знать и общее количество открытых на сегодняшний день звезд такого рода. Сегодня ученым известно более чем 1 300 пульсаров. Есть даже пульсары с еще меньшими периодами — они носят название миллисекундных. Один из них был обнаружен астрономами в 1982 году в созвездии Лисички. Период его вращения составлял всего лишь 0,00155 сек.
Схематическое изображение пульсара включает в себя ось вращения, магнитное поле, а также радиоволны. Такие короткие периоды вращения пульсаров и послужили главным аргументом в пользу предположений о том, что по своей природе они представляют собой вращающиеся нейтронные звезды пульсар является синонимом выражения "нейтронная звезда". Ведь небесное тело с таким периодом вращения должно быть очень плотным. Исследования этих объектов продолжаются до сих пор. Узнав о том, что такое нейтронные пульсары, ученые не остановились на открытых ранее фактах. Ведь эти звезды были поистине удивительными — их существование могло быть возможным исключительно при условии, что центробежные силы, которые возникают вследствие вращения, меньше сил тяготения, которые связывают вещество пульсара. Различные виды нейтронных звезд В дальнейшем оказалось, что пульсары с миллисекундными периодами вращения являются не самыми молодыми, а, напротив, одними из старейших. И у пульсаров этой категории были самые слабые магнитные поля. Есть также и тип нейтронных звезд, называемых рентгеновскими пульсарами.
Это такие небесные тела, которые испускают рентгеновское излучение. Они также относятся к категории нейтронных звезд.
К числу научных сотрудников относилась и 23-хлетняя аспирантка Джоселин Белл, которая собирала материал для своей диссертации. Ее задача состояла в пересмотре всех самописцев телескопа — обработке данных наблюдения, и выявлении сигналов от компактных источников. Вскоре, спустя два месяца работы, Джоселин Белл обнаружила некие сигналы, которые нельзя было отнести ни к помехам, ни к известным компактным источникам. Аспирант предположила, что найденный сигнал порождается точечным источником — звездой. Однако период излучения импульсов этим источником был чуть более секунды.
Столь частые вспышки не характерны для переменных звезд и не могут быть вызваны процессами, протекающими в них. Вместе с Энтони Хьюишом аспирант продолжила изучение странного излучения, в результате чего гипотеза о земном его происхождении была отброшена. Были привлечены и другие ученые. Так как был обнаружен только один такой источник, начали возникать предположения, что периодичный источник является следствием деятельности внеземной разумной цивилизации. Вскоре Джоселин было обнаружено еще три источника со столь малой периодичностью в совсем иных областях неба. Тогда стало ясно, что данный источник — это новый класс астрономических объектов. Фото Джоселин Белл 1967 года и 2011 года Как оказалось, позже — подобные периодические радиосигналы улавливались астрономами и ранее, но принимались за помехи, вызванные человеческой деятельностью.
Кандидаты в пульсары Характер получаемых импульсов предполагал, что излучение приходит на Землю с участка пространства, относительно небольшого по объему. Также высокая стабильность пульсара свидетельствует о том, что источник излучения представляет собой жесткую систему, а не скопление газа или плазмы. Периодичное же излучение может быть объяснено тремя способами: колебаниями самого объекта-источника, либо его собственным или орбитальным вращением. Под орбитальным вращением источника периодичного излучения подразумевается взаимное вращение двух объектов, однако такая система со столь низким периодом излучала бы мощные гравитационные волны, которые бы замедляли вращение объектов и приводили бы к их столкновению всего в течение одного года.
Из-за этой равномерности некоторое время первый открытый пульсар считали искусственным космическим источником, чем-то вроде маяка для инопланетных кораблей, и даже держали его открытие в секрете. Позже стало ясно, что внеземные цивилизации к этому космическому объекту отношения не имеют.
Помогло открытие рентгеновских пульсаров, частота сигналов которых в сотни раз выше, чем у радиопульсаров. Причем частота со временем изменяется — у первых увеличивается, у вторых уменьшается.
Схема, иллюстрирующая образование импульсного излучения пульсара. Излучение заключено в узком конусе, и если ось конуса наклонена к оси вращения нейтронной звезды, то для наблюдателя, луч зрения которого попадает в пределы этого конуса, возникает эффект маяка: он видит один импульс за период вращения.
В сильных магнитных полях вблизи поверхности звезды электроны быстро теряют свой поперечный импульс за счёт излучения фотонов и движутся дальше вдоль искривлённых магнитных силовых линий. Возникает излучение кривизны , с которым в основном и связывают радиоизлучение пульсаров. На больших расстояниях от поверхности магнитное поле ослабевает, у электронов формируются заметные питч-углы , и становится возможным включение синхротронного механизма излучения в оптическом, рентгеновском и гамма-диапазонах. Возникающее излучение заключено в узком конусе, и если ось конуса наклонена к оси вращения нейтронной звезды, то для наблюдателя, луч зрения которого попадает в пределы этого конуса, возникает эффект маяка: он видит один импульс за период вращения рис.
В случае изолированной нейтронной звезды её вращение — основной источник энергии для всех процессов, протекающих в её магнитосфере. Потеря энергии вращения вызывает его замедление и наблюдаемое увеличение периода между импульсами. Постепенное истощение основного источника энергии приводит к уменьшению светимости пульсара, и он в конце концов становится недоступным для наблюдателей. На диаграмме рис.
В англоязычной литературе область «выключившихся» пульсаров называют «кладбищем» англ. Разные модели затухания излучения дают различные уравнения «линии смерти», и на упомянутой диаграмме чёткой границы между активными и потухшими пульсарами нет. Диаграмма, изображающая зависимость скорости замедления вращения пульсара от его периода. Голубым цветом показаны линии одинаковой светимости пульсаров сплошные , одинакового возраста пунктирные и одинаковой индукции поверхностного магнитного поля штрих-пунктирные.
Аббревиатуры: SGR — источники мягких повторяющихся гамма-всплесков англ. График из статьи: Kramer M. Перевод и обозначения: БРЭ. Наблюдаемое распределение пульсаров по периодам излучения выявляет существование двух групп.
В одной из них сосредоточены объекты с миллисекундными периодами, в другой — с периодами от 0,1 с до нескольких секунд. При этом короткопериодические пульсары никогда не попадут во вторую группу. Действительно, характерная для источников этой группы производная периода по времени порядка 10—19 требует для увеличения периода от 10 мс до 1 с времени более 300 млрд лет, что существенно превышает возраст Вселенной.
Материалы по теме
- Раскрыта 10-летняя загадка странного поведения пульсара
- Механизм действия пульсара.
- Пульсар - что это? - Про космос
- Подписка на дайджест
- Иллюстрации
Пульсары и их история
В этой статье вы узнаете что же такое пульсары и магнетары, как они появляются и представляют ли они опасность для нас и Земли. IXPE — первая обсерватория, которая сможет изучать поляризованное рентгеновское излучение от чёрных дыр, нейтронных звёзд и пульсаров. Недавно обнаруженный двойной пульсар, получивший обозначение PSR J1325−6253, состоит из двух нейтронных звезд, вращающихся вокруг друг друга каждые 1,8 дня. Рассказываем в нашем ролике про пульсары — космические объекты, у которых чрезвычайно высокая скорость осевого вращения. В видео можно услышать, как звучит пульсар, магнитосфера Ганимеда (луна Юпитера), полярное сияние на Земле, Солнце, магнитосфера Юпитера, межзвездное пространство и даже черная дыра. Пульсары. Пульсары, (англ. pulsar, от pulsating – пульсирующий и stellar – звёздный), космические источники импульсного электромагнитного излучения.
Пульсары и их история
Их регулярные сигналы сначала принимали за морзянку от инопланетян. Пульсары — точные часы, и потому с их помощью можно проверять общую теорию относительности и обнаруживать гравитационные волны. В 1967 году двое британских астрономов поймали необъяснимый космический сигнал. Радиотелескоп у них был довольно примитивный, и тем не менее им удалось сделать новый шаг в науке. Их телескоп состоял примерно из 120 миль проволоки и 2000 детекторов, развешенных между 1000 деревянных столбов, как гигантская бельевая сушилка, растянувшаяся на четыре акра поля в Кембриджшире. Когда в июле 1967-го этот телескоп был направлен на небо, его самописец выдавал по 30 метров графиков в день. Аспирантка Джослин Белл под руководством физика Тони Хьюиша прочесывала эти графики в поисках квазаров, мерцающих из-за возмущений в нашей атмосфере. Но нашла она кое-что другое. Она была не похожа на остальные данные и исходила из одной точки в небе.
Приглядевшись, Белл увидела, что полоса распадалась на повторяющиеся серии коротких радиоимпульсов через каждые 1,3 секунды. Белл и Хьюиш попытались вычислить, откуда приходит загадочный сигнал. Хотя из-за его точности можно было бы заподозрить, что источник — искусственный, ученые не смогли найти никакого излучателя. Принятые сигналы не походили ни на какие известные звезды или квазары. Нобелевские противоречия За открытия пульсаров была вручена не одна Нобелевская премия. Тони Хьюиш получил ее в 1974 году, вместе с коллегой-радиоастрономом Мартином Райлом. Джослин Белл, как ни странно, не учли, хотя именно в ее диссертационном исследовании был открыт первый пульсар. В 1993-м Джо Тейлор и Рассел Халс получили еще одну Нобелевскую премию за открытие первой двойной системы пульсаров.
Один из самых удаленных пульсаров находится на расстоянии 18 000 световых лет от Земли. Пульсары открыл английский астрофизик Джоселин Белл в 1967 году. Первый такой объект был назван CP 1919, что означает Cambridge Pulsar «кембриджский пульсар» , имеющий прямое восхождение 19 часов 19 минут. Однако возможное появление пульсаров было предсказано отечественным ученым Львом Ландау еще в 1930-х годах.
Среди первых же мерцающих источников, обнаруженных Белл на этом инструменте спустя два месяца наблюдений, был сигнал, состоящий целиком из «мерцаний». Дальнейшие наблюдения показали, что источник излучает очень правильные последовательности узких импульсов с периодом 1,33730113 с [7]. Повторяющиеся сигналы не были похожи ни на сигналы от привычных небесных источников, ни на паразитные сигналы от наземных источников.
Хьюиш счел сигналы помехой от земного источника, однако, поиски источника помех ни к чему не привели. Белл предположила, что найденный сигнал порождается точечным источником — звездой. Однако период излучения импульсов этим источником был чуть более секунды, что не характерно для переменных звёзд и не может быть вызвано протекающими в них процессами [8]. Когда было обнаружено еще три подобных пульсирующих источника, стало очевидным, что они должны иметь естественное происхождение [3]. Импульсы с интервалом в 1,3373 секунды казались подозрительно искусственными. Более того, 1,3373 секунды - это слишком высокая частота пульсаций для такого большого объекта, как звезда. Источник не мог быть связан с Землей, потому что сохранял звёздное время если только это не были другие астрономы.
Мы рассмотрели и исключили отражённые сигналы от Луны, спутники на орбитах и аномальные эффекты, вызванные большим зданием с крышей из гофрированного металла чуть южнее телескопа. Затем Скотт и Коллинз наблюдали пульсации с помощью другого телескопа, что устранило инструментальные эффекты. Джон Пилкингтон измерил дисперсию сигнала, которая установила, что источник находится далеко за пределами Солнечной системы, но внутри галактики. Так были ли эти пульсации рукотворными, или созданы человеком из другой цивилизации? Но тогда они должны были бы подвергаться эффекту Доплера вследствие обращения планеты с «зелёными человечками» вокруг своей звезды, но измерения Хьюиша не обнаружили ничего, кроме подтверждения того факта, что Земля действительно обращается вокруг Солнца. Джоселин Белл. В статье были представлены основные факты и их интерпретация, в частности предложена модель, отождествляющая пульсар с белым карликом или нейтронной звездой.
За несколько дней до публикации в журнале Энтони Хьюиш устроил семинар в Кембридже, где доложил о полученных результатах. В ходе обсуждения открытого командой учёных астрономического объекта Фред Хойл, основатель и директор кембриджского Института теоретической астрономии, высказал предположение, что пульсарами должны быть не белые карлики, как полагали многие, а остатки взрыва сверхновых - нейтронные звёзды [9]. За это открытие в 1974 году Энтони Хьюишу и Мартину Райлу была присуждена Нобелевская премия по физике [10]. Джоселин Белл в число лауреатов не попала. Открытие пульсаров оказало необыкновенное воздействие на астрономов всего мира. За 1968 год было опубликовано свыше 100 статей по теме. Однако, оптические наблюдения давали отрицательные результаты, пока Уильям Джон Кок , Майкл Дисней и Дональд Тейлор в обсерватории Стьюарда Аризона , США не обнаружили в центре Крабовидной туманности звёздный источник, период оптических вариаций которого был равен периоду пульсаций радиопульсара.
Звезда, излучающая оптические импульсы, была отождествлена Вальтером Бааде и Рудольфом Минковским в 1942 году с остатком взрыва сверхновой. Через год импульсное излучение этого объекта было обнаружено в рентгеновском диапазоне, а ещё позднее — в диапазоне гамма-излучения [3]. Пятнадцатого днём было облачно, но к вечеру небо прояснилось. Мы начали ровно в 20 часов... Для начала мы сделали замер от тёмного неба, в стороне от звёзд. Для следующего измерения мы выбрали звезду, которую Вальтер Бааде обозначил как центральную звезду Крабовидной туманности. Всего тридцать секунд потребовалось для того, чтобы прибор показал нарастающее накопление импульса на счётчиках.
Заметен был и слабый вторичный импульс, отстоящий от главного примерно на половину периода; он был значительно шире и не такой высокий... Действительно ли это пульсар или просто какие-то ложные аппаратурные эффекты? Ведь частота пульсара была в точности равна половине промышленной частоты переменного тока в США. Но при повторном измерении импульс вновь появился во всей своей красе, и настроение под куполом обсерватории поднялось. Он отнёсся к моему сообщению скептически и предложил изменить кое-что в аппаратуре, чтобы устранить возможные ошибки. Лишь на следующую ночь, наблюдая своими глазами за накоплением импульса, он перестал сомневаться. Дисней Схематический вид пульсара.
Под орбитальным вращением источника периодичного излучения подразумевается взаимное вращение двух объектов, однако такая система со столь низким периодом излучала бы мощные гравитационные волны, которые бы замедляли вращение объектов и приводили бы к их столкновению всего в течение одного года. Кроме того, сближение вызывало бы уменьшение периода излучения, в то время как у пульсаров он несколько растет со временем. Собственные пульсации такого объекта также приводили бы к уменьшению периода. Остается вариант с собственным вращением объекта.
Кандидатами на роль пульсаров стали такие компактные объекты как черные дыры , нейтронные звезды и белые карлики. Так как были открыты пульсары с периодами около 30 миллисекунд, гипотеза о том, что пульсарами могут быть белые карлики — была отброшена. Дело в том, что белые карлики не могли бы иметь такой малый период вращения, так как были бы разрушены в результате центробежной силы, иными словами — просто разлетелись бы. Черные дыры и вовсе не могут излучать самостоятельно.
Тогда единственным кандидатом на роль источника периодичного радиоизлучения остается нейтронная звезда, которая имеет высокую скорость вращения. Физика радиопульсаров Быстрое вращение нейтронной звезды вызывает потерю некоторой части своего звездного вещества. То есть быстро вращаясь, нейтронная звезда испускает элементарные частицы, образующие плазму. Как оказалось, радиопульсары имеют сильные магнитные поля 1010-1013 Гс.
Подобные поля наблюдаются у некоторых нейтронных звезд, что укрепляет их в качестве кандидатуры на радиопульсары. В пределах полярных шапок силовые линии электромагнитного поля направлены таким образом, что по отношению к излучаемой плазме образуют продольное электрическое поле. Это поле имеет разность потенциалов между центром и краем полярной шапки, что приводит к ускорению упомянутых испускаемых элементарных частиц до ультрарелятивистских энергий. Достигая столь высоких энергий частицы высвобождают часть энергии в виде излучения, в том числе в радиодиапазоне.
Пульсар ярче 10 миллионов солнц удивил астрономов
Пульсары представляют собой сферические компактные объекты, размеры которых не выходят за границу большого города. Пульсары — это космические источники излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Пульсары. Пульсары, (англ. pulsar, от pulsating – пульсирующий и stellar – звёздный), космические источники импульсного электромагнитного излучения.
Пульсары и магнетары - тоже звезды?
13 июля 2022 Александр Садов ответил: Радиопульсары — одно из наблюдательных проявлений нейтронных звезд — источники пульсирующего радиоизлучения с периодами от нескольких миллисекунд до секунд. Что такое Пульсара (SARA)? Pulsara — это собственный токен экосистемы Pulsara, целью которого является создание децентрализованной платформы, управляемой сообществом. Но не будем зацикливаться на очередном конце света, разберем, что такое гравитационный волновой фон, и почему это действительно крутое открытие. Что такое пульсары. Пульсары – это нейтронные звезды, которые излучают интенсивные импульсы радиоволн, рентгеновского и гамма-излучения. Единственный другой пульсар, у которого когда-либо было замечено излучение на уровне ТэВ — Крабовидный пульсар, находящийся на расстоянии более 6 000 световых лет от Земли, но даже он был ограничен на пике примерно 1 ТэВ. Пульсар во много раз превосходит предел Эддингтона, базовое правило в физике, которое устанавливает предел светимости, которую может достичь объект с определенной массой.
Что такое пульсар? Ученый объясняет на пальцах.
Механизм их появления заключается в том, что космические лучи могут врезаться в окружающие фотоны, имеющие относительно низкую энергию, превращая их в высокоэнергетические гамма-лучи. Сами заряженные частицы прихотливо движутся в галактических магнитных полях, под влиянием которых их первоначальная траектория искажается, что не позволяет отыскать их источник, а вот гамма-лучи, невосприимчивые к магнитным полям, дают возможность не только отследить место их собственного происхождения, но и выяснить, где рождаются первоначальные космические лучи. В новом исследовании Эмма де Онья Вильгельми, работающая на Немецком электронном синхротроне DESY в Гамбурге, и ее коллеги из других европейских стран с помощью расчетов показали, что источником экстремальных частиц, зарегистрированных LHAASO, являются турбулентные облака и заряженные частицы, окружающие пульсары.
Досадно, но только это и позволяет науке искать истину, не увязая в нагромождениях фантазий. Как бы ни была соблазнительна версия об инопланетянах, астрономы искали естественное объяснение странным свойствам пульсаров. Понятно, что периодический радиосигнал порождается периодическим же процессом в космосе, но каким? Едва ли какое-нибудь бесформенное облако газа может работать с точностью атомных часов. Столь строгая регулярность наводила на мысль, что речь о движении твердого тела.
И что же это за движение? Вращение вокруг своей оси? Обращение по орбите? Озадачивал и период этого движения — порядка секунды. Чем бы ни был космический маяк, он получался очень маленьким. Однако природа пульсаров недолго оставалась загадкой. Все кусочки головоломки уже были на руках у исследователей.
Еще в 1934 году, всего через два года после открытия нейтрона, Вальтер Бааде и Фриц Цвикки предположили, что во взрывах сверхновых образуются нейтронные звезды. А незадолго до открытия пульсаров Николай Семенович Кардашев и Франко Пачини показали, что нейтронная звезда должна быстро вращаться и иметь мощное магнитное поле. Опираясь на эти идеи, Томас Голд разгадал природу пульсаров вскоре после их открытия, хотя конкурирующие гипотезы рассматривались еще какое-то время.
Молодые пульсары производят струи вещества и антивещества, выбрасываемого с полюсов как сильный ветер — он подпитывает туманность. Снимки туманности MSH 15-52, полученные телескопами «Чандра» слева , IXPE в центре и в инфракрасном диапазоне справа В 2001 году американская рентгеновская обсерватория «Чандра» использовалась для наблюдения пульсара PSR B1509-58, в результате чего было обнаружено, что расположенная в его окрестностях туманность MSH 15-52 напоминает человеческую руку.
Пульсар находится в основании «ладони» на расстоянии примерно 16 тыс. Дополнительно этот объект изучили при помощи телескопа IXPE — наблюдение производилось около 17 дней, и это был самый продолжительный период наблюдения для обсерватории, запущенной в декабре 2021 года. Производящие космические лучи заряженные частицы движутся вдоль магнитного поля, определяя основную форму туманности подобно костям в руке человека», — рассказал глава группы исследователей Роджер Романи Roger Romani из Стэнфордского университета в Калифорнии. IXPE помог собрать информацию об ориентации электрического поля рентгеновских лучей, которая определяется магнитным полем источника рентгеновского излучения — о рентгеновской поляризации. В обширных областях MSH 15-52 степень поляризации чрезвычайно высока — здесь она достигает теоретического максимума.
Чтобы выйти на эти показатели показателей, магнитное поле должно быть прямым и однородным, а значит, турбулентность здесь невысока. Наиболее интересным фрагментом MSH 15-52 является струя, направленная к «запястью» в нижней области снимка. IXPE показал, что поляризация в начальном фрагменте струи низкая — здесь высокая турбулентность со сложными, запутанными магнитными полями. К концу струи линии магнитного поля выпрямляются, становятся всё более однородными, а поляризация сильно возрастает. Это значит, что в турбулентных областях вблизи пульсара частицы получают прирост энергии и свободно движутся там, где магнитное поле однородно: вдоль «запястья», отстоящего «большого» и прочих пальцев.
Схожие схемы IXPE обнаружил и в других туманностях пульсаров, а значит, они могут оказаться распространёнными в подобных объектах. Астрономам удалось «услышать» низкочастотные гравитационные волны — слабую рябь ткани Вселенной, вызванную движением сверхмассивных объектов, которые растягивают и сжимают пространство. Визуализация гравитационных волн, производимых сверхмассивными чёрными дырами. Источник изображения: nanograv. В 2015 году эксперимент LIGO помог обнаружить гравитационные волны и доказать правоту Эйнштейна, но до сих пор они фиксировались лишь на высоких частотах.
То были отдельные быстрые «щебетания», которые происходят только в определённые моменты, например, когда друг с другом сталкиваются относительно небольшие чёрные дыры и мёртвые звезды. В последнем исследовательском проекте учёные пытались обнаружить гравитационные волны на гораздо более низких наногерцовых частотах — периоды этой медленной ряби могут составлять годы и даже десятилетия. Исходит она, вероятно, из самых больших объектов Вселенной — сверхмассивных чёрных дыр массой в миллиарды солнечных. Но есть и другие «подозреваемые»: космические струны, фазовые изменения Вселенной, быстрое расширение пространства после Большого Взрыва.
Стрелками показаны разные направления излучения и нго наблюдаемые спектры.
Справа внизу приведён спектр с циклотронным поглощением. Их излучение не постоянно и регистрируется только во время вспышек. В данном случае такое поведение связано с наличием звезды-компаньона, принадлежащей классу Be-звезд. Они настолько быстро вращаются, что в плоскости экватора образуется газовый диск из отбрасываемого вещества. При прохождении через него нейтронной звезды вещество падает на ее поверхность, приводя к резкому возрастанию светимости.
Моменты таких вспышек — идеальное время для исследования физических свойств системы. Проблема заключается в том, что такие вспышки происходят довольно редко, и их невозможно достоверно прогнозировать. Поэтому, когда случаются такие события, необходимо оперативно организовать наблюдения на космических обсерваториях. Они исследовали энергетический спектр звезды — зависимость интенсивности излучения от энергии частоты испускаемых фотонов и обнаружили так называемое циклотронное поглощение.
Как звучат пульсары и черные дыры: видео Роскосмоса
В 2016 году в рамках проекта EXTraS англ. Сигналы от пульсаров можно использовать как эталоны времени и ориентиры для спутников [3]. В 2020 году астрономы США и Польши установили, что причиной того, что этот тип нейтронных звёзд действует как радиомаяки, является взаимодействие между электрическими и магнитными полями у поверхности объекта [12]. Номенклатура[ править править код ] Для наименования пульсаров исторически использовалось две системы. В более ранней пульсар обозначался двумя заглавными латинскими буквами и следующими за ними через пробел четырьмя цифрами. Первая буква обозначала группу учёных, открывшую пульсар, вторая буква — P — начальная буква слова Pulsar. Цифры обозначали прямое восхождение пульсара в часах и минутах. Например: CP 1919 пульсар, открытый кембриджской группой с прямым восхождением 19 часов, 19 минут [13]. Вторая система восходит к 1968 году, когда два новых пульсара были обозначены PSR англ. Pulsating Source of Radio, что означает «пульсирующий источник радиоволн» [14].
Что-то еще создает гравитационное шипение, но мы пока не знаем, что. И как же этот фон обнаружили? Выше мы говорили: надо, чтобы предметы на Земле смещались. Так вот, ученые пошли по другому пути. Они пытались действовать по-старому, но — фон слишком слаб. Тогда они стали смотреть на пульсары.
Это нейтронные очень плотные, вещество сжато до нейтронов, атомов даже нет звезды, которые излучают очень правильные импульсы. Их нашли в 1960-е и решили, что это сигналы инопланетян. Эти импульсы проходят через пространство-время. Когда оно искажается, мерцают и импульсы. Это в самом деле напоминает мерцание звезд от движения воздуха. Такое мерцание обнаружено на десятках пульсаров.
Мы нашли, что искали. Можно выдохнуть. Чтобы не наломать дров, взяли данные за 15 лет: уже придуманы цифровые системы записи, риск ошибки минимален. Так вот, оказалось, что все 15 лет гравитационный шум растет. Это все равно как: приближается гроза; ваш приемник сначала едва потрескивает, потом все чаще взрывается резкими импульсами. Вы понимаете, что пора выключить все это дело от греха.
Когда я прочитал выводы, я не поверил глазам: в ближайшее время будет слияние тысяч, может, миллионов черных дыр. Дальше было написано: через десятки, может, сотни тысяч лет. Уф, выдыхаем. На наш век стабильности хватит. И все-таки: а что происходит с мирозданием? Коллапсировать собралось?
Все выглядит так, словно скоро и почти одновременно миллионы двойных черных дыр попадают друг на друга и породят колоссальные взрывы. Но почему? Сжимается пространство? Только что вышло исследование, что на самом деле пространство не есть постоянная величина, оно может расширяться и съеживаться, как шагреневая кожа. Мы живем в усыхающей Вселенной, а ее расширение — просто иллюзия? Пока не будем залезать так далеко.
Механизм их появления заключается в том, что космические лучи могут врезаться в окружающие фотоны, имеющие относительно низкую энергию, превращая их в высокоэнергетические гамма-лучи. Сами заряженные частицы прихотливо движутся в галактических магнитных полях, под влиянием которых их первоначальная траектория искажается, что не позволяет отыскать их источник, а вот гамма-лучи, невосприимчивые к магнитным полям, дают возможность не только отследить место их собственного происхождения, но и выяснить, где рождаются первоначальные космические лучи. В новом исследовании Эмма де Онья Вильгельми, работающая на Немецком электронном синхротроне DESY в Гамбурге, и ее коллеги из других европейских стран с помощью расчетов показали, что источником экстремальных частиц, зарегистрированных LHAASO, являются турбулентные облака и заряженные частицы, окружающие пульсары.
Даже история возникновения пульсаров впечатляет. Они являются вращающимися остатками звёзд, которые когда-то погибли при взрыве сверхновой.
Пульсары почти полностью состоят из нейтронов и испускают пучки излучения, которые иногда проносятся через нашу Солнечную систему. Эти пучки излучения, которые испускаются с опредёленной периодичностью, позволяют учёным составить спектры пульсаров. Экстремальность — это ещё одна причина, по которой учёные изучают пространство вокруг пульсаров, чтобы проверить некоторые основные физические концепции. В основном, астрофизики хотят увидеть, сохраняется ли теория общей относительности вокруг пульсаров, потому что эти объекты являются одними из самых сильно гравитационно-интенсивных объектов во Вселенной, а общая теория относительности — это объяснение гравитации самой по себе. Джаннати-Атай говорит, что эти результаты предоставляют жёсткие ограничения на понимание источника излучения пульсаров.
В настоящее время учёными принято считать, что этот источник представляет собой быстро движущиеся электроны, испускаемые и ускоряемые в магнитосфере пульсара, которые затем направляются к периферии объекта. Однако эту модель не объясняют наблюдения команды: чтобы получить излучение с энергиями, такими высокими, как 20 ТэВ, требуется какой-то ещё «множитель».