Пульсари були виявлені випадково в середині 60-х років ХХ століття. Це сталося під час спостережень за допомогою радіотелескопа, що спочатку був призначений для того, щоб вивчати різні мерехтливі джерела в незвіданих глибинах космосу. Що ж є ці космічні об'єкти?
Група вчених - Джослін Белл, Ентоні Хьюїс та інші - проводили дослідження у Кембриджському університеті. Ці імпульси надходили з періодичністю 0,3 сек., які частота становила 81,5 МГц. Тоді астрономи ще не думали про те, що таке пульсар насправді і яка його природа. Перше, на що вони звернули увагу - це дивовижну періодичність виявлених ними "послань". Адже звичайні мерехтіння відбувалося у хаотичному режимі. Серед вчених навіть виникло припущення про те, що ці сигнали є свідченням позаземної цивілізації, що намагається достукатися до людства. Для їх позначення було введено назву LGM – це англійське скорочення означало little green men (маленькі зелені чоловічки). Дослідники почали робити серйозні спроби для того, щоб розшифрувати загадковий "код", і для цього залучалися імениті фахівці-дешифрувальники з усієї планети. Проте їхні спроби не мали успіху.
Протягом наступних трьох років астрономами було виявлено ще 3 подібні джерела. І тоді вчені зрозуміли, що таке пульсар. Він виявився ще одним об'єктом Всесвіту, який ніякого відношення не має до інопланетних цивілізацій. Саме тоді пульсари й одержали свою назву. За їх відкриття вчений Ентоні Х'юїш був удостоєний Нобелівської премії з фізики.
Але незважаючи на те, що відкриття це відбулося досить давно, багато хто досі цікавить відповідь на запитання "що таке пульсар". Це не дивно, адже не кожен може похвалитися, що у його школі чи університеті астрономія викладалася на найвищому рівні. Відповідаємо на запитання: пульсар – це нейтронна зірка, яка утворюється після того, як відбувається спалах наднової зірки. А так постійність пульсації, що здивувала свого часу, може бути легко пояснена - причиною його є стабільність обертання цих нейтронних зірок.
У астрономії пульсари позначаються чотиризначним числом. Причому перші дві цифри назви позначають годинник, а наступні дві - хвилини, в які відбувається пряме сходження імпульсу. А попереду цифр ставляться дві латинські літери, у яких кодується місце відкриття. Найперший із усіх відкритих пульсарів отримав назву СР 1919 (або "Кембриджський пульсар").
Що таке пульсари та квазари? Ми вже розібралися з тим, що пульсари є потужними радіоджерелами, випромінювання яких зосереджується в окремо взятих імпульсах певної частоти. Квазари також є одними з найцікавіших об'єктів у всьому Всесвіті. Вони також є надзвичайно яскравими – перевершують за своєю потужністю загальну силу випромінювання галактик, які подібні Чумацького Шляху. Квазари були виявлені астрономами як об'єкти, що мають великий червоний зсув. Згідно з однією з поширених теорій, квазари - це галактики на початковому етапісвого розвитку, всередині яких перебуває
Одним із найзнаменитіших таких об'єктів Всесвіту є пульсар у Крабоподібній туманності. Дане відкриття показує, що пульсар - це один із найдивовижніших об'єктів у всьому Всесвіті.
Вибух нейтронної зірки у нинішній Крабовидній туманності був настільки потужним, що це навіть не може вписатися в сучасну теорію астрофізики. 1054 року н. е. на небосхилі засяяла Нова зірка, яка в наші дні отримала назву SN 1054. Вибух її спостерігався навіть у денний час, що було засвідчено в історичних хроніках Китаю та арабських країн. Цікаво, що Європа не помітила цього вибуху – тоді суспільство було настільки поглинене розглядами між папою римським та його легатом, кардиналом Гумбером, що жоден вчений тогочасу не зафіксував цього вибуху у своїх роботах. А через кілька століть на місці цього вибуху була виявлена нова туманність, що згодом отримала назву Крабовидної. Її першовідкривачеві, Вільяму Парсонсу, вона чомусь за своєю формою нагадала краба.
А в 1968 році вперше було виявлено пульсар PSR B0531+21, і саме цей пульсар був першим із усіх, які вчені ототожнили із залишками від наднової зірки. Джерелом пульсації, якщо судити суворо, є не сама зірка, а так звана вторинна плазма, яка утворюється в магнітному полі зірки, що обертається з шаленою швидкістю. Частота обертання пульсара Крабовидної туманності становить 30 разів на секунду.
Але цей пульсар дивовижний не лише своєю яскравістю та частотою. Нещодавно було виявлено, що PSR B0531+21 випускає радіоактивні промені в діапазоні, що перевищує позначку 100 млрд вольт. Це число в мільйони разів перевищує те випромінювання, яке використовується в медичному устаткуванні, а також воно вдесятеро вище, ніж значення, яке описується в сучасній теорії гамма-променів. Мартін Шредер, американський астроном, говорить про це так: «Якби всього лише два роки тому ви поставили будь-якому астрофізику питання про те, чи може бути виявлено такого роду випромінювання, ви отримали однозначне "ні". Такої теорії, в яку може вкластися відкритий нами факт, просто не існує».
Завдяки дослідженням пульсара крабовидної туманності, вчені мають уявлення про природу цих загадкових об'єктів космосу. Тепер можна більш-менш чітко уявляти, що таке пульсар. Їхнє виникнення пояснюється тим, що на фінальній стадії своєї еволюції деякі зірки вибухають і спалахують величезним феєрверком - відбувається народження наднової зірки. Від звичайних зірок їх відрізняє потужність спалаху. Загалом у нашій Галактиці відбувається близько 100 таких спалахів на рік. Лише за кілька діб наднова зірка збільшує світність у кілька мільйонів разів.
Усі без винятку туманності, а також пульсари з'являються на місці спалахів наднових зірок. Однак спостерігати пульсар можна не у всіх залишках цього типу небесних світил. Це не повинно бентежити любителів астрономії - адже пульсар можна спостерігати тільки в тому випадку, якщо він розташований під певним кутом обертання. Крім того, в силу своєї природи пульсари живуть довше, ніж туманності, в яких вони утворюються. Вчені досі не можуть точно визначити ті причини, які змушують охолону і, здавалося б, давно мертву зірку ставати джерелом потужного радіовипромінювання. Незважаючи на велику кількість гіпотез, відповідь на це питання астрономам належить дати в майбутньому.
Ймовірно, тим, хто ставить питання про те, що таке пульсар і які останні новинивід астрофізиків про ці небесні об'єкти буде цікаво знати і загальна кількість відкритих на сьогоднішній день зірок такого роду. Сьогодні вченим відомо більш ніж 1300 пульсарів. Причому величезна кількість – близько 90% – цих зірок пульсують у межах від 0,1 до 1 секунди. Є навіть пульсари з ще меншими періодами - вони звуться мілісекундними. Один із них був виявлений астрономами у 1982 році в сузір'ї Лисички. Період його обертання становив лише 0,00155 сек. Схематичне зображення пульсара включає вісь обертання, магнітне поле, а також радіохвилі.
Такі короткі періоди обертання пульсарів і послужили головним аргументом на користь припущень про те, що за своєю природою вони є нейтронними зірками, що обертаються (пульсар є синонімом виразу "нейтронна зірка"). Адже небесне тіло з таким періодом обертання має бути дуже щільним. Дослідження цих об'єктів продовжуються досі. Дізнавшись, що таке нейтронні пульсари, вчені не зупинилися на відкритих раніше фактах. Адже ці зірки були справді дивовижними - їх існування могло бути можливим виключно за умови, що відцентрові сили, що виникають внаслідок обертання, менші за сили тяжіння, які пов'язують речовину пульсара.
Надалі виявилося, що пульсари з мілісекундними періодами обертання не наймолодшими, а, навпаки, одними з найстаріших. І пульсари цієї категорії мали найслабші магнітні поля.
Є також тип нейтронних зірок, званих рентгенівськими пульсарами. Це такі небесні тіла, які випромінюють рентгенівське випромінювання. Вони також належать до категорії нейтронних зірок. Однак радіопульсари та зірки, що випромінюють рентгенівське випромінювання, діють по-різному і мають різні властивості. Вперше пульсар такого роду був відкритий у 1972 році
Коли дослідники тільки почали вивчати, що таке пульсари, то вони вирішили, що нейтронні зірки мають ту ж природу і щільність, що і ядра атомів. Такий висновок був зроблений, оскільки для всіх пульсарів характерне жорстке випромінювання - таке саме, яке супроводжує і ядерні реакції. Однак подальші розрахунки дозволили астрономам зробити інше твердження. Тип космічних об'єктів "пульсар" - це небесне тіло, яке подібне до планет-гігантів (інакше званих "інфрачервоними зірками").
– це космічні джерела радіо-, оптичного, рентгенівського та/або гамма-випромінювань, що приходять на Землю у вигляді періодичних сплесків (імпульсів).
Тому за видом випромінювання їх поділяють на радіопульсари, оптичні пульсари, рентгенівські та/або гамма-пульсари. Природа випромінювання пульсарів поки що повністю не розкрита, моделі пульсарів і механізмів випромінювання ними енергії вивчаються теоретично. На сьогоднішній день переважає думка про пульсари як про нейтронні зірки, що обертаються, з сильним магнітним полем.
Це сталося в 1967 р. Англійський радіоастроном Е. Х'юїш і його співробітники виявили короткі радіоімпульси, що йдуть як би з порожнього місця в космосі, повторювані стабільно з періодом не менше секунди. Спочатку результати спостережень з цим явищем зберігалися в таємниці, т.к. можна було припустити, що ці імпульси радіовипромінювання мають штучне походження – можливо, це сигнали якоїсь позаземної цивілізації? Але джерела випромінювання, що здійснює орбітальний рух, виявлено не було, натомість група Хьюїша знайшла ще 3 джерела подібних сигналів. Таким чином, надія на сигнали позаземної цивілізації зникла, і в лютому 1968 р. з'явилося повідомлення про відкриття швидкозмінних позаземних радіоджерел невідомої природи з високостабільною частотою.
Це повідомлення викликало справжню сенсацію, а 1974 р. за це відкриття Х'юїш отримав Нобелівську премію. Цей пульсар називається PSR J1921+2153. В даний час відомо близько 2 тисяч радіопульсарів, вони зазвичай позначаються літерами PSR та цифрами, які виражають їх екваторіальні координати.
Астрофізики дійшли спільної думки, що радіопульсар є нейтронну зірку.Вона випускає вузьконаправлені потоки радіовипромінювання, і в результаті обертання нейтронної зірки потік потрапляє у поле зору зовнішнього спостерігача через рівні проміжки часу – так утворюються імпульси пульсара. Більшість астрономів упевнені в тому, що пульсари - це крихітні нейтронні зірки з діаметром у кілька кілометрів, що обертаються з періодами в частки секунди. Їх навіть називають іноді «зоряними дзиґами». Через магнітного полявипромінювання пульсара схоже на промінь прожектора: коли через обертання нейтронної зірки промінь потрапляє на антену радіотелескопа, видно сплески випромінювання. Сигнали пульсарів на різних радіочастотах поширюються в міжзоряній плазмі різною швидкістю. По взаємному запізнюванню сигналів визначають відстань до пульсара, визначають розташування в Галактиці. Розподіл пульсарів приблизно відповідає розподілу залишків наднових зірок.
Рентгенівський пульсар є тісну подвійну систему, одним з компонентів якої є нейтронна зірка, а другим - нормальна зірка, внаслідок чого відбувається перетікання матерії із звичайної зірки на нейтронну. Нейтронні зірки- це зірки з дуже малими розмірами (20-30 км у діаметрі) та надзвичайно високими щільностями, що перевищують щільність атомного ядра. Астрономи вважають, що нейтронні зірки з'являються внаслідок вибухів наднових. При вибуху наднової відбувається стрімкий колапс ядра нормальної зірки, яке потім і перетворюється на нейтронну зірку. Під час стиснення закону збереження моменту імпульсу, а також збереження магнітного потоку відбувається різке збільшенняшвидкості обертання та магнітного поля зірки. Таким чином, для рентгенівського пульсара важливі саме дві ці ознаки: швидка швидкість обертання та надзвичайно високі магнітні поля.Матерія, ударяючись про тверду поверхнюнейтронної зірки сильно розігрівається і починає випромінювати в рентгені. Близькими родичами рентгенівських пульсарів є поляри та проміжні поляри. Відмінність між пульсарами та полярами полягає в тому, що пульсар - це нейтронна зірка, а поляр - білий карлик. Відповідно, у них нижче магнітні поля та швидкість обертання.
У січні 1969 р. район пульсара в Крабовидної туманності було обстежено оптичним телескопом з фотоелектричною апаратурою, здатною реєструвати швидкі коливання блиску. Було відзначено існування оптичного об'єкта з коливаннями блиску, що мають такий самий період, як і радіопульсар у цій туманності. Цим об'єктом виявилася зірочка 16-ї величини у центрі туманності. Вона мала якийсь нерозбірливий спектр без спектральних ліній. Досліджуючи в 1942 р. крабоподібну туманність, В. Бааде вказав на неї як на можливий зірковий залишок наднової, а І.С. Шкловський у пізніші роки припускав, що вона є джерелом релятивістських частинок і фотонів високої енергії. Але це були лише припущення. І ось зірка виявилася оптичним пульсаром, що мають однакові з радіопульсаром період та інтерімпульси, а фізично вона повинна бути нейтронною зіркою, витрата енергії якої достатня для підтримки світіння та всіх видів випромінювань крабоподібної туманності. Після відкриття оптичного пульсара були проведені пошуки і в інших залишках наднових, особливо в тих, де вже знайдено радіопульсари. Але тільки в 1977 р. австралійським астрономам за допомогою спеціальної техніки вдалося намацати пульсацію в оптичному діапазоні виключно слабкої зірочки 25-ї величини в залишку наднової вітрила X. Третій оптичний пульсар знайшли в 1982 р. в сузір'ї Лисички з радіовипромінювання. Залишку наднової не знайдено.
Що ж являє собою оптичний пульсар?Центральні компоненти спектральних ліній SS 433 показують переміщення з періодом 13 діб та зміни швидкості руху від -73 до +73 км/с. Очевидно, тут також є тісна подвійна система, що складається з гарячого надгіганта класів О або В, що оптично спостерігається, і невидимого в оптиці рентгенівського компонента. Надгігант має масу понад десять сонячних, він роздувся до граничних меж власної зони тяжіння, поповнює своїм газом диск, що оточує по екватору обертання рентгенівський компонент. Площина диска перпендикулярна до осі обертання компактного об'єкта, яким є рентгенівський компонент, а не лежить в орбітальній площині подвійної системи. Тому диск і обидва газові струмені ведуть себе як повертається дзига, причому вісь їх обертання прецесує (описує конус), здійснюючи один оборот за 164 діб (це відоме явище прецесії тіл, що обертаються). Рентгенівський компонент, що пожирає газ диска та викидає струмені, може бути нейтронною зіркою.
Належать до найпотужніших космічних джерел гамма-випромінювання. Астрофізики дуже хочуть з'ясувати, як ці нейтронні зірки примудряються так сильно світити в гамма-діапазоні. До запуску телескопа Фермі було відомо лише близько десятка гама-пульсарів, тоді як загальна кількість пульсарів становила приблизно 1800. Тепер нова обсерваторія почала відкривати гама-пульсари десятками. Вчені сподіваються, що її робота дасть безліч цінних відомостей, які допоможуть краще зрозуміти природу гамма-пульсарів та інших космічних генераторів гамма-квантів.
У 2012 р. астрономи виявили за допомогою орбітального гамма-телескопа "Фермі" найшвидший на сьогодні гамма-пульсар у сузір'ї Центавра, який здійснює один оборот за 2,5 мілісекунди і пожирає при цьому останки зірки-компаньйона розміром з Юпітер. ( Гамма-випромінювання (гамма-промені, γ-промені) - вид електромагнітного випромінюванняз надзвичайно малою довжиною хвилі -< 5·10 −3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. На картинке гамма-излучение показано фиолетовым цветом.
Нейтронні зірки- Дивовижні об'єкти. Їх у Останнім часомспостерігають із особливим інтересом, т.к. загадку представляє не тільки їх будову, а й величезна їх щільність, найсильніші магнітні та гравітаційні поля. Матерія там знаходиться в особливому стані, що нагадує величезне атомне ядро, і ці умови неможливо відтворити у земних лабораторіях.
Пульсар - це просто величезний наволочений дзига, що крутиться навколо осі, що не збігається з віссю магніту. Якби на нього нічого не падало і він нічого не випускав, його радіовипромінювання мало б частоту обертання і ми ніколи б його не почули на Землі. Але справа в тому, що цей дзига має колосальну масу і високу температуруповерхні, а магнітне поле, що обертається, створює величезне за напруженістю електричне поле, здатне розганяти протони та електрони майже до світлових швидкостей. Причому всі ці заряджені частинки, що носяться навколо пульсара, затиснуті в пастці з колосального магнітного поля. І тільки в межах невеликого тілесного кута біля магнітної осі вони можуть вирватися на волю (нейтронні зірки мають найсильніші магнітні поля у Всесвіті, що досягають 1010-1014 гаус. Порівняємо: земне поле становить 1 гаус, сонячне - 10-50 га. Саме ці потоки заряджених частинок і є джерелом того радіовипромінювання, яким і були відкриті пульсари, що опинилися надалі нейтронними зірками. Оскільки магнітна вісь нейтронної зірки необов'язково збігається з віссю її обертання, то при обертанні зірки потік радіохвиль поширюється в космосі подібно до променя проблискового маяка - лише на мить прорізаючи навколишню імлу.
У центрі галактики М82 можна побачити пульсар (рожевий)
Вивчіть пульсари та нейтронні зіркиВсесвіту: опис та характеристика з фото та відео, будова, обертання, щільність, склад, маса, температура, пошук.
Пульсариє сферичні компактні об'єкти, розміри яких не виходять за кордон великого міста. Дивно те, що за такого обсягу вони за масивністю перевершують сонячну. Їх використовують для дослідження екстремальних станів матерії, виявлення планет за межами нашої системи та вимірювання космічних дистанцій. Крім того, вони допомогли знайти гравітаційні хвилі, що вказують на енергетичні події, на кшталт зіткнень надмасивних. Вперше виявлено у 1967 році.
Якщо виглядати на небі пульсар, то здається звичайною мерехтливою зіркою, що йде за певним ритмом. Насправді їх світло не мерехтить і не пульсує, і вони не виступають зірками.
Пульсар виробляє два стійкі вузькі світлові промені в протилежних напрямках. Ефект мерехтіння створюється через те, що вони обертаються (принцип маяка). У цей момент промінь попадає на Землю, а потім знову повертається. Чому це відбувається? Справа в тому, що світловий промінь пульсара зазвичай не поєднується з його віссю обертання.
Якщо миготіння створюється обертанням, то швидкість імпульсів відображає ту, з якою обертається пульсар. Всього було знайдено 2000 пульсарів, більшість з яких робить один оберт за секунду. Але є приблизно 200 об'єктів, які примудряються за той же час здійснювати по сотні обертів. Найбільш швидкі називають мілісекундними, тому що їх кількість обертів за секунду дорівнює 700.
Пульсари не можна вважати зірками, принаймні живими. Це швидше нейтронні зірки, що формуються після того, як у масивної зірки закінчується паливо, і вона руйнується. У результаті створюється сильний вибух - наднова, а щільний матеріал, що залишився, трансформується в нейтронну зірку.
Діаметр пульсарів у Всесвіті досягає 20-24 км, а за масою вдвічі більше сонячної. Щоб ви розуміли, шматочок такого об'єкта розміром із цукровий куб важитиме 1 мільярд тонн. Тобто у вас в руці міститься щось вагою з Еверест! Щоправда, є ще більш щільний об'єкт – чорна діра. Найбільш масивна досягає 2.04 сонячної маси.
Пульсари володіють сильним магнітним полем, яке від 100 мільйонів до 1 квадрильйону в раз сильніше земного. Щоб нейтронна зірка почала випромінювати світло подібне до пульсару, вона повинна мати правильне співвідношення напруженості магнітного поля і частоти обертання. Трапляється, що промінь радіохвиль може не пройти через поле зору наземного телескопа і залишитися невидимим.
Радіопульсари
Астрофізик Антон Бірюков про фізику нейтронних зірок, уповільнення обертання та відкриття гравітаційних хвиль:
Повільність для пульсара - одне обертання за секунду. Найбільш швидкі розганяються до сотень обертів на секунду і називаються мілісекундними. Процес обертання відбувається тому, що зірки, з яких вони утворилися, також оберталися. Але, щоб дістатися такої швидкості, потрібне додаткове джерело.
Дослідники вважають, що мілісекундні пульсари сформувалися за допомогою крадіжки енергії у сусіда. Можна помітити наявність чужої речовини, яка збільшує швидкість обертання. І це не дуже добре для постраждалого компаньйона, який може повністю поглинутися пульсаром. Такі системи називають чорними вдовами (на честь небезпечного виду павука).
Пульсари здатні випромінювати світло у кількох довжинах хвиль (від радіо до гамма-променів). Але як вони це роблять? Вчені поки що не можуть знайти точної відповіді. Вважають, що за кожну довжину хвиль відповідає окремий механізм. Маякоподібні промені складаються з радіохвиль. Вони відрізняються яскравістю та вузькістю та нагадують когерентне світло, де частинки формують сфокусований промінь.
Чим швидше обертання, тим слабше магнітне поле. Але швидкості обертання достатньо, щоб вони випромінювали такі ж яскраві промені, як і повільні.
Під час обертання магнітне поле створює електричне, яке здатне привести заряджені частинки в рухомий стан ( електричний струм). Ділянку над поверхнею, де домінує магнітне поле, називають магнітосферою. Тут заряджені частинки прискорюються до неймовірно високих швидкостей через сильне електричного поля. При кожному прискоренні вони випромінюють світло. Він відображається в оптичному та рентгенівському діапазоні.
А що з гамма-променями? Дослідження говорять про те, що їхнє джерело потрібно шукати в іншому місці біля пульсара. І вони нагадуватимуть віяло.
Головним методом для пошуку пульсарів у космосі залишаються радіотелескопи. Вони невеликі та слабкі в порівнянні з іншими об'єктами, тому доводиться сканувати все небо і поступово об'єктив потрапляють ці об'єкти. Більшість було знайдено за допомогою Обсерваторії Паркса в Австралії. Багато нових даних можна буде отримати з Антенної решітки у квадрантний кілометр (SKA), що стартує у 2018 році.
У 2008 році запустили телескоп GLAST, який знайшов 2050 гамма-випромінюючих пульсарів, серед яких 93 були мілісекундними. Цей телескоп неймовірно корисний, тому що сканує все небо, тоді як інші виділяють лише невеликі ділянкивздовж площини.
Пошук різних довжин хвиль може стикатися з проблемами. Справа в тому, що радіохвилі надзвичайно потужні, але можуть просто не потрапляти в об'єктив телескопа. А ось гамма-випромінювання поширюються по більшій частині неба, але поступаються яскравістю.
Наразі вчені знають про існування 2300 пульсарів, знайдених по радіохвилях та 160 через гамма-промені. Є також 240 мілісекундних пульсарів, з яких 60 виробляють гамма-випромінювання.
Пульсари – не просто дивовижні космічні об'єкти, а й корисні інструменти. Світло, що випускається, може багато розповісти про внутрішні процеси. Тобто дослідники здатні розібратися у фізиці нейтронних зірок. У цих об'єктах настільки високий тиск, Що поведінка матерії відрізняється від звичного. Дивне наповнення нейтронних зірок називають "ядерною пастою".
Пульсар приносять багато користі завдяки точності імпульсів. Вчені знають конкретні об'єкти і сприймають їх як космічний годинник. Саме так почали з'являтися припущення про наявність інших планет. Фактично перша знайдена екзопланета оберталася навколо пульсара.
Не забувайте, що пульсари під час миготіння продовжують рухатися, а значить, можна з їх допомогою вимірювати космічні дистанції. Вони також брали участь у перевірці теорії відносності Ейнштейна, на кшталт моментів із силою тяжкості. Але регулярність пульсації може порушуватись гравітаційними хвилями. Це помітили у лютому 2016 року.
Поступово всі пульсари сповільнюються. Випромінювання живиться від магнітного поля, створюваного обертанням. У результаті він також втрачає свою потужність і припиняє посилати промені. Вчені вивели спеціальну межу, де ще можна виявити гамма-промені перед радіохвилями. Як тільки пульсар опускається нижче, його списують у цвинтарі пульсарів.
Якщо пульсар сформувався з залишків наднової, то має величезний енергетичний запас і швидку швидкість обертання. Серед прикладів можна згадати молодий об'єкт PSR B0531+21. У такій фазі він може пробути кілька сотень тисяч років, після чого почне втрачати швидкість. Пульсари середнього віку становлять більшу частину населення і виробляють лише радіохвилі.
Однак, пульсар може продовжити життя, якщо поруч є супутник. Тоді він витягуватиме його матеріал і збільшуватиме швидкість обертання. Такі зміни можуть відбутися будь-коли, тому пульсар здатний відроджуватися. Подібний контакт називають маломасивною рентгенівською подвійною системою. Найбільш старі пульсари – мілісекундні. Деякі досягають віку у мільярди років.
Нейтронні зірки- Досить загадкові об'єкти, що перевищують сонячну масу у 1.4 рази. Вони народжуються після вибуху більших зірок. Давайте дізнаємося про ці формування ближче.
Коли вибухає зірка, масивніша за Сонце в 4-8 разів, залишається ядро з великою щільністю, що продовжує руйнуватися. Гравітація так сильно тисне на матеріал, що змушує протони та електрони зливатися, щоб з'явитися у вигляді нейтронів. Так і народжується нейтронна зірка високої густини.
Ці потужні об'єкти здатні досягати в діаметрі всього 20 км. Щоб ви усвідомили щільність, лише одна ложечка матеріалу нейтронної зірки важитиме мільярд тонн. Гравітація на такому об'єкті в 2 мільярди разів сильніша за земну, а потужності вистачає для гравітаційного лінзування, що дозволяє вченим розглянути задню частинузірки.
Поштовх від вибуху залишає імпульс, який змушує нейтронну зірку обертатися, досягаючи кількох обертів на секунду. Хоча вони можуть розганятися до 43000 разів на хвилину.
Прикордонні шари поблизу компактних об'єктів
Астрофізик Валерій Сулейманов про виникнення акреційних дисків, зірковий вітер та речовину навколо нейтронних зірок:
Надра нейтронних зірок
Астрофізик Сергій Попов про екстремальні стани речовини, склад нейтронних зірок та способи вивчення надр:
Коли нейтронна зірка виступає частиною подвійної системи, де вибухнула наднова, картина виглядає ще більш вражаючою. Якщо друга зірка поступалася за масивністю Сонцю, то тягне масу компаньйона в пелюсток Роша. Це куляста хмара матеріла, що здійснює оберти навколо нейтронної зірки. Якщо ж супутник був більший за сонячну масу в 10 разів, то передача маси також налаштовується, але не така стійка. Матеріал тече вздовж магнітних полюсів, Нагріється і створюються рентгенівські пульсації.
До 2010 року було знайдено 1800 пульсарів за допомогою радіовиявлення та 70 через гамма-промені. У деяких екземплярів навіть помічали планети.
У деяких представників нейтронних зірок струменя матеріалу течуть практично зі швидкістю світла. Коли вони пролітають повз нас, то спалахують як світло маяка. Через це їх прозвали пульсарами.
Залишок наднової Корма-А, в центрі якої знаходиться нейтронна зірка
Нейтронні зірки є залишками масивних зірок, які досягли кінця свого еволюційного шляхуу часі та просторі.
Ці цікаві об'єкти народжуються від колись масивних гігантів, які в чотири-вісім разів більші від нашого Сонця. Відбувається це у спалаху наднового.
Після такого вибуху зовнішні шари викидаються в космос, ядро залишається, але вона більше не може підтримувати ядерний синтез. Без зовнішнього тиску від верхніх шарів, вона колапсує і катастрофічно стискається.
Незважаючи на свій малий діаметр — близько 20 км, нейтронні зірки можуть похвалитися в 1,5 рази більшою масою, ніж у нашого Сонця. Таким чином вони є неймовірно щільними.
Маленька ложка речовини зірки Землі важитиме близько ста мільйонів тонн. У ній протони та електрони поєднуються в нейтрони – цей процес називається нейтронізацією.
Склад їх невідомий, припускають, що вони можуть складатися із надплинної нейтронної рідини. Вони мають надзвичайно сильне гравітаційне тяжіння, набагато більше, ніж у Землі і навіть у Сонця. Це гравітаційні сили особливо вражають, оскільки вона має невеликий розмір.
Усі вони обертаються навколо осі. При стисненні кутовий момент обертання зберігається, а через зменшення розмірів швидкість обертання зростає.
Через величезну швидкість обертання, зовнішня поверхня, Що являє собою тверду "кору" періодично тріскається і відбуваються "зіркотруси", які уповільнюють швидкість обертання і скидають "надлишки" енергії в космос.
Приголомшливий тиск, який існує в ядрі, може бути схожим на той, який існував у момент великого вибуху, але на жаль, його не можна змоделювати на Землі. Тому ці об'єкти є ідеальними природними лабораторіями, де ми можемо спостерігати недоступні на Землі енергії.
Радіоульсари були відкриті наприкінці 1967 р. аспірантом Jocelyn Bell Burnell як радіоджерела, які пульсують на постійній частоті.
Радіація, що випускається зіркою, видно як пульсуючий джерело випромінювання або пульсар.
Схематичне зображення обертання нейтронної зірки
Радіопульсари (або просто пульсар) - це нейтронні зірки, що обертаються, струмені частинок яких, рухаються майже зі швидкістю світла, як обертається промінь маяка.
Після безперервного обертання протягом декількох мільйонів років пульсари втрачають свою енергію і стають нормальними нейтронними зірками. На сьогодні відомо лише близько 1000 пульсарів, хоча їх можуть бути сотні у галактиці.
Радіопульсар у Крабоподібній туманності
Деякі нейтронні зірки випромінюють рентгенівське випромінювання. Знаменита Крабоподібна туманність гарний прикладтакого об'єкта, що утворилася під час вибуху наднової. Цей спалах наднової спостерігався у 1054 році нашої ери.
Вітер від Пульсара, відео телескопа Чандра
Радіопульсар у крабоподібній туманності, сфотографований за допомогою космічного телескопа Хаббла через фільтр 547nm (зелене світло) з 7 серпня 2000 року по 17 квітня 2001 року.
Нейтронні зірки мають магнітне поле в мільйони разів сильніше, ніж найсильніше магнітне поле, яке виробляється на Землі. Вони також відомі як магнетари.
Планети у нейтронних зірок
На сьогодні відомо, що чотири мають планети. Коли вона знаходиться в подвійній системі, то можна виміряти її масу. З-поміж таких двійкових систем у радіо або рентгенівському діапазоні, виміряні маси нейтронних зірок були приблизно в 1.4 рази більшими за масу Сонця.
Зовсім інший тип пульсарів видно у деяких рентгенівських подвійних системах. У цих випадках нейтронна зірка і звичайна утворюють подвійну систему. Сильне гравітаційне поле тягне матеріал із звичайної зірки. Матеріал, що падає на неї в процесі акреції, нагрівається так сильно, що виробляє рентгенівське проміння. Імпульсні рентгенівські промені видно, коли гарячі плями на пульсарі, що обертається, проходять через промінь зору з Землі.
Для бінарних систем, що містять невідомий об'єкт, ця інформація допомагає відрізнити: чи є він нейтронною зіркою, або, наприклад, чорною діркою, тому що чорні діри значно масивніші.
Астрономи вивчали небесний покрив з давніх-давен. Однак, тільки зі значним стрибком у розвитку технологій, ученим вдалося виявити такі об'єкти, яких колишні покоління астрономів не мали навіть уяви. Одними з них стали квазари та пульсари.
Незважаючи на величезні відстані до цих об'єктів, ученим вдалося вивчити деякі властивості. Але незважаючи на це, вони приховують дуже багато нерозкритих таємниць.
Що таке пульсари та квазари
Пульсар, як з'ясувалося, – це нейтронна зірка. Його першовідкривачами стали Е. Хьюїш та його аспірант Д. Белл. Їм вдалося виявити імпульси, що являють собою потоки випромінювання вузької спрямованості, які стають видно через певні часові проміжки, оскільки цей ефект відбувається за рахунок обертання нейтронних зірок.
Значне ущільнення магнітного поля зірки і її щільності відбувається за її стиску. Вона може зменшитись до розмірів у кілька десятків кілометрів, і в такі моменти обертання відбувається з неймовірно великою швидкістю. Ця швидкість в деяких випадках досягає тисячних часток секунди. Звідси й виходять електромагнітні хвилі, що випромінюються.
Квазари і пульсари можна назвати незвичайними та загадковими відкриттями астрономії. Поверхня нейтронної зірки (пульсара) має менший тиск, ніж її центр, тому відбувається розпад нейтронів на електрони та протони. Електрони розганяються до неймовірних швидкостей за рахунок потужного магнітного поля. Іноді ця швидкість досягає швидкості світла, наслідком є викид електронів від магнітних полюсів зірки. Два вузькі пучки електромагнітних хвиль – саме так виглядає переміщення заряджених частинок. Тобто електронами у бік свого напряму випромінюється випромінювання.
Продовжуючи перерахування незвичайних явищ, пов'язані з нейтронними зірками, слід зазначити їх зовнішній шар. У цій сфері зустрічаються простори, в яких ядро не може бути зруйноване через недостатню щільність речовини. Наслідком цього є покриття найщільнішою корою за рахунок утворення кристалічної структури. У результаті накопичується напруга і в певний момент ця щільна поверхня починає тріскати. Цей феномен вчені прозвали «зірковим трясінням».
Пульсари та квазари залишаються повністю невивченими. Але якщо дивовижні дослідження розповіли нам про пульсар або т.зв. У нейтронних зірках багато нового, то квазари тримають астрономів у напрузі незвіданості.
Вперше світ дізнався про квазари у 1960 році. Відкриття свідчило, що це об'єкти з невеликим кутовими розмірами, яким властива висока світність, а за класом вони відносяться до позагалактичних об'єктів. З тієї причини, що вони мають досить маленьке кутовим розміромБагато років вважалося, що це просто зірки.
Точної кількості виявлених квазарів невідомо, але у 2005 році проводилися дослідження, в яких налічувалося 195 тисяч квазарів. Поки що нічого доступного для пояснення про них невідомо. Існує маса припущень, однак жодне з них не має жодних підтверджень.
Астрономи з'ясували лише те, що за тимчасовий відрізок менше 24 годин їх блиск наголошує на достатній змінності. За цими даними можна відзначити їх відносно невеликий розмір області випромінювань, який можна порівняти з розмірами Сонячна система. Знайдені квазари існують на відстані до 10 мільярдів світлових років. Розглянути їх вдалося через їх найвищого рівнясвітимості.
Найближчий подібний об'єкт до нашої планети розташувався приблизно на позначці 2 мільярди світлових років. Можливо, майбутні дослідження та використовувані в них новітні технологіїнададуть людству нові знання про білі плями відкритого космосу.
