Что такое пульсары кратко

Обновлено: 05.07.2024

Во вселенной существуют миллиарды звезд и наше Солнце — всего лишь одна из них. Каждая звезда имеет ограниченный срок жизни. Звезды рождаются, живут на протяжении какого-то времени (обычно несколько миллиардов лет), а затем умирают.

Звезды состоят из газа, который удерживается вместе собственной гравитацией звезды. От того, чтобы коллапсировать в сингулярность звезды удерживает энергия выделяемая в ходе термоядерных реакций внутри звезды.

Звезда живет какое-то время, а затем тем или иным образом погибает, главным образом в зависимости от ее массы. Так наше Солнце например через несколько миллиардов лет сперва вырастет и станет красным гигантом (в 250 раз больше своего текущего размера), затем сбросит верхние слои газа, которые образуют планетарную туманность в центре которой будет плотное ядро бывшей звезд — белый карлик .

Однако звезды с массой около 10 масс нашего Солнца становятся красными сверхгигантами . Эти сверхгиганты постепенно расширяются и остывают до тех пор пока не наступает момент, когда топливо для термоядерных реакций внутри звезды не закончится. Тогда нарушается баланс между гравитацией и энергией, который удерживал звезду как единое целое и происходит взрыв.

Вещество в нейтронной звезде находится в экстремально сжатом состоянии. Одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весила бы примерно как 900 пирамид Хеопса.

Такой взрыв получил название Сверхновой . Верхние слои звезды разлетаются по всей округе и выделяется прорва энергии. А ядро звезды в зависимости от своей массы либо сжимается в нейтронную звезду , либо коллапсирует в черную дыру .

Пульсар — это такой особый тип нейтронной звезды.

Однако перед тем, как мы пойдем дальше, важно понимать, что каждая звезда имеет магнитное поле. Нейтронные звезды вращаются с большой скоростью и вместе с ней вращается и ее магнитное поле. Вращающееся магнитное поле вызывает явление электромагнитной индукции внутри нейтронной звезды и в результате нейтронная звезда испускает лучи электромагнитного излучения. Это все справедливо для любых нейтронных звезд.

Пульсары отличаются от обычных нейтронных звезд тем, что их электромагнитное поле наклонено по отношению к оси их вращения. Благодаря этому излучение от пульсаров приходит на Землю всплесками, часто повторяющимися импульсами тогда, когда луч электромагнитного излучения пульсара совпадает с нашим лучом зрения во время очередного поворота.

Пульсары бывают самыми разными в зависимости от того, в каком диапазоне находится излучение: рентгеновские, оптические, радио-пульсары и т.д.

Пульсары иногда еще называют космическими маяками. Действительно вращение луча излучения пульсара напоминает вращение лучей некоторых маяков.

Первый пульсар был открыт в 60-х годах прошлого века. По началу его приняли за сигналы инопланетной цивилизации и засекретили, но очень скоро последовали открытия все новых подобных объектов и стало ясно, что это не сигналы иных цивилизаций, а новый вид астрономических объектов.

Таким образом пульсары это маленькие, но очень массивные звезды, которые испускают лучи электромагнитного излучения.

Подписывайтесь на мой канал здесь, а также на мой канал в телеграме . Там вы можете почитать большое количество интересных материалов, а также задать свой вопрос.

ПУЛЬСАР
астрономический объект, испускающий мощные, строго периодические импульсы электромагнитного излучения в основном в радиодиапазоне. Энергия, излучаемая в импульсах, составляет лишь малую долю его полной энергии. Почти все известные пульсары находятся в нашей Галактике. У каждого пульсара свой период пульсаций; они лежат в диапазоне от 640 импульсов в секунду до одного импульса каждые 5 с. Периоды большинства пульсаров составляют от 0,5 до 1 с. Точные измерения показывают, что обычно период между импульсами возрастает на одну миллиардную долю секунды в сутки; как раз этого следует ожидать при замедлении вращения звезды, теряющей энергию в процессе излучения. Открытие пульсаров в 1967 было большой неожиданностью, поскольку такие явления не предсказывались ранее. Вскоре стало ясно, что это явление связано либо с радиальными пульсациями, либо с вращением звезд. Но ни обычные звезды, ни даже белые карлики не могут естественным образом пульсировать с такой высокой частотой. Не могут они и вращаться так быстро - центробежная сила разорвет их. Это может быть только очень плотное тело, состоящее из вещества, предсказанного Л.Д.Ландау и Р.Оппенгеймером в 1939. В этом веществе ядра атомов вплотную прижаты друг к другу. Сжать вещество до такой степени может только гигантская сила тяжести, которой обладают лишь очень массивные тела, такие, как звезды. При огромной плотности ядерные реакции превращают большинство частиц в нейтроны, поэтому такие тела называют нейтронными звездами.
См. также НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА. Обычные звезды, такие, как Солнце, состоят из газа со средней плотностью чуть больше, чем у воды. Белый карлик с такой же массой, но диаметром около 10 000 км имеет в центре плотность ок. 40 т/см3. У нейтронной звезды масса тоже близка к солнечной, но ее диаметр всего ок. 30 км и плотность ок. 200 млн. т/см3. Если бы до такой плотности сжать Землю, то ее диаметр составил бы ок. 300 м; при такой плотности все человечество уместилось бы в наперстке. По-видимому, нейтронная звезда может образоваться из центральной части массивной звезды в момент ее взрыва как сверхновой. При таком взрыве оболочка массивной звезды сбрасывается, а ядро сжимается в нейтронную звезду.
См. также
ГРАВИТАЦИОННЫЙ КОЛЛАПС;
СВЕРХНОВАЯ ЗВЕЗДА. Наиболее детально исследован мощный пульсар PSR 0531 + 21, расположенный в Крабовидной туманности. Эта нейтронная звезда делает 30 оборотов в секунду и ее вращающееся магнитное поле с индукцией 1012 Гс "работает" как гигантский ускоритель заряженных частиц, сообщая им энергию до 1020 эВ, что в 100 млн. раз больше, чем в самом мощном ускорителе на Земле. Полная мощность излучения этого пульсара в 100 000 раз выше, чем у Солнца. Менее 0,01% этой мощности приходится на радиоимпульсы, ок. 1% излучается в виде оптических импульсов и ок. 10% - в виде рентгеновского излучения. Оставшаяся мощность, вероятно, приходится на низкочастотное радиоизлучение и высокоэнергичные элементарные частицы - космические лучи. Длительность радиоимпульса у типичного пульсара составляет всего 3% интервала времени между импульсами. Последовательно приходящие импульсы сильно отличаются друг от друга, но средняя (обобщенная) форма импульса у каждого пульсара своя и сохраняется в течение многих лет. Анализ формы импульсов показал много интересного. Обычно каждый импульс состоит из нескольких субимпульсов, которые "дрейфуют" вдоль среднего профиля импульса. У некоторых пульсаров форма среднего профиля может внезапно меняться, переходя от одной устойчивой формы к другой; каждая из них сохраняется в течение многих сотен импульсов. Иногда мощность импульсов падает, а затем восстанавливается. Такое "замирание" может длиться от нескольких секунд до нескольких суток. При подробном анализе у субимпульсов обнаруживается тонкая структура: каждый импульс состоит из сотен микроимпульсов. Область излучения такого микроимпульса на поверхности пульсара имеет размер менее 300 м. При этом мощность излучения сравнима с солнечной. Механизм действия пульсара. Пока существует лишь приближенная картина действия пульсара. Его основой служит вращающаяся нейтронная звезда с мощным магнитным полем. Вращающееся магнитное поле захватывает вылетающие с поверхности звезды ядерные частицы и ускоряет их до очень высоких энергий. Эти частицы испускают электромагнитные кванты в направлении своего движения, формируя вращающиеся пучки излучения. Когда пучок оказывается направленным на Землю, мы принимаем импульс излучения. Не совсем ясно, почему эти импульсы имеют столь четкую структуру; возможно, лишь небольшие области поверхности нейтронной звезды выбрасывают частицы в магнитное поле. Частицы максимально высокой энергии не могут быть ускорены по отдельности; по-видимому, они образуют пучки, содержащие, возможно, 10 12 частиц, которые ускоряются как единая частица. Это помогает понять и резкие границы импульсов, каждый из которых, вероятно, связан с отдельным пучком частиц.
Открытие. Первый пульсар открыли случайно в 1967 астрономы Кембриджского университета Дж. Белл и Э. Хьюиш. Испытывая новый радиотелескоп с аппаратурой для регистрации быстропеременного космического излучения, они неожиданно обнаружили цепочки импульсов, приходящих с четкой периодичностью. Первый пульсар имел период 1,3373 с и длительность импульса 0,037 с. Ученые назвали его CP 1919, что значит "кембриджский пульсар" (Cambridge Pulsar), имеющий прямое восхождение 19 ч 19 мин. К 1997 усилиями всех радиоастрономов мира было открыто более 700 пульсаров. Исследование пульсаров проводится с помощью крупнейших телескопов, поскольку для регистрации коротких импульсов необходима высокая чувствительность.
Строение пульсара. Нейтронные звезды имеют жидкое ядро и твердую кору толщиной ок. 1 км. Поэтому по структуре пульсары больше напоминают планеты, чем звезды. Быстрое вращение приводит к некоторой сплюснутости пульсара. Излучение уносит энергию и момент импульса, что вызывает торможение вращения. Однако твердая кора не позволяет пульсару постепенно становиться сферическим. По мере замедления вращения в коре накапливаются напряжения и наконец она ломается: звезда скачкообразно становится чуть более сферической, ее экваториальный радиус уменьшается (всего на 0,01 мм), а скорость вращения (в результате сохранения момента) немного возрастает. Затем вновь следует постепенное замедление вращения и новое "звездотрясение", приводящее к скачку скорости вращения. Так, изучая изменения периодов пульсаров, удается многое узнать о физике твердой коры нейтронных звезд. В ней происходят тектонические процессы, как в коре планет, и, возможно, образуются свои микроскопические горы.
Двойные пульсары. Пульсар PSR 1913+16 стал первым, обнаруженным в двойной системе. Его орбита сильно вытянута, поэтому он очень близко подходит к своему соседу, который может быть только компактным объектом - белым карликом, нейтронной звездой или черной дырой. Высокая стабильность импульсов пульсара позволяет по доплеровскому смещению частоты их прихода очень точно изучать его орбитальное движение. Поэтому двойной пульсар был использован для проверки выводов общей теории относительности, согласно которой большая ось его орбиты должна поворачиваться в год примерно на 4°; именно это и наблюдается. Известно несколько десятков двойных пульсаров. Открытый в 1988 пульсар в двойной системе совершает 622 оборота в секунду. Его сосед с массой всего 2% солнечной, вероятно, был когда-то нормальной звездой. Но пульсар заставил его "похудеть", часть массы перетянув на себя, а часть - испарив и "сдув" в космическое пространство. Скоро пульсар окончательно уничтожит соседа и останется в одиночестве. Видимо, этим можно объяснить тот факт, что подавляющее число пульсаров - одиночки, тогда как не менее половины нормальных звезд входит в двойные и более сложные системы.
Расстояние до пульсаров. Проходя от пульсара до Земли, радиоволны преодолевают межзвездную среду; взаимодействуя в ней со свободными электронами, они замедляются - чем больше длина волны, тем сильнее замедление. Измерив задержку длинноволнового импульса относительно коротковолнового (которая достигает нескольких минут) и зная плотность межзвездной среды, можно определить расстояние до пульсара. Как показывают наблюдения, в среднем в межзвездной среде приходится ок. 0,03 электрона на кубический сантиметр. Основанные на этой величине расстояния до пульсаров в среднем составляют несколько сотен св. лет. Но есть и более удаленные объекты: упомянутый выше двойной пульсар PSR 1913+16 удален на 18 000 св. лет.
ЛИТЕРАТУРА
Дайсон Ф., Тер Хаар Д. Нейтронные звезды и пульсары. М., 1973 Смит Ф. Г. Пульсары. М., 1979

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество . 2000 .

Полезное

Смотреть что такое "ПУЛЬСАР" в других словарях:

ПУЛЬСАР — ПУЛЬСАР, небесное тело, которое с чрезвычайной регулярностью испускает РАДИОВОЛНЫ в виде импульсов. Впервые они были обнаружены англичанкой Джоселин Белл (р. 1943), работавшей в Меллардовской радиоастрономической обсерватории в Кембридже. Первый… … Научно-технический энциклопедический словарь

пульсар — а, м. Poulsard. Вино из Пульсара, действительно, приобрело себе вполне заслуженную славу. Кроме того пульсар прекрасный столовый виноград. 1900. Бр. Елисеевы 1 16. Пульсар Poulsard, Peloussard. Хороший винный сорт. ЭСХ 1905 9 153. Юрское вино,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

пульсар — спинар, источник, звезда Словарь русских синонимов. пульсар сущ., кол во синонимов: 4 • звезда (503) • источник … Словарь синонимов

пульсар — а, м. (англ. pulsar сокр. Pulsating Source of Radioemission пульсирующий источник радиоизлучения). астр. Космический источник радио , оптического, рентгеновского, гамма излучения, приходящего на Землю в виде периодически повторяющихся импульсов.… … Словарь иностранных слов русского языка

пульсар — пульсар, мн. пульсары, род. пульсаров … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

Пульсар — Схематическое изображение пульсара. Сфера в центре изображения нейтронная звезда, кривые линии обозначают линии магнитного поля пульсара, голубые конусы потоки излучения пульсара … Википедия

Пульсар — астрономический объект, испускающий мощные, строго периодические импульсы электромагнитного излучения. Первыми были открыты радиопульсары, а затем эти же объекты были обнаружены в оптическом, рентгеновском и гамма диапазонах. Все они оказались… … Астрономический словарь

пульсар — пульс ар, а … Русский орфографический словарь

пульсар — (2 м); мн. пульса/ры, Р. пульса/ров … Орфографический словарь русского языка

Пульсары – это космические источники радио-, оптического, рентгеновского и/или гамма-излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов). Пульсар — это маленькая вращающаяся звезда. На поверхности звезды есть участок, который излучает в пространство узконаправленный пучок радиоволн. Наши радиотелескопы принимают это излучение тогда, когда источник повернут в сторону Земли. Звезда вращается, и поток излучения прекращается. Следующий оборот звезды — и мы снова принимаем ее радио послание.

История открытия

В 1960-х годах группа ученых под руководством английского физика Энтони Хьюиша собственными руками создала радиотелескоп, с целью наблюдения компактных источников радиоизлучения. 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.

Как оказалось, позже – подобные периодические радиосигналы улавливались астрономами и ранее, но принимались за помехи, вызванные человеческой деятельностью.

Виды и особенности пульсаров

Миллисекундные пульсары

Также пульсар является вращающейся нейтронной звездой. Поскольку периоды вращения тела короткие, то он должен иметь плотную структуру.

Как оказалось, у разных пульсаров время оборота может быть разное. Таким образом, учёные выделили миллисекундные пульсары. Надо сказать, что это одни из самых старых объектов, которые имеют слабое магнитное поле. Такие объекты характеризуются периодом вращения от одной до десяти миллисекунд.

Их происхождение носит теоретический характер. Считается, что ранее это были пульсары с небольшим временем оборота, который со временем увеличился. Поэтому многие называют их раскрученными.

Рентгеновские пульсары

Это тип нейтронных звёзд, которые испускают рентгеновское излучение. Такой источник космического излучения характеризуется переменными импульсами.

К удивлению, это тесная двойная система, состоящая из обычной звезды и нейтронной.

Радиопульсары

Они составляют большую группу. Это космические объекты, с периодически повторяющимися импульсами. Зафиксировать их можно, например, с помощью радиотелескопа.

Оптические пульсары

Помимо всего прочего, установлено, что существуют оптические пульсары. Их излучение можно обнаружить в оптическом диапазоне электромагнитного спектра.

Гамма-пульсары

На самом деле, это самые мощные источники гамма-излучения во Вселенной. Как известно, гамма- это электромагнитное излучение, которое имеет малую длину волн. К тому же, это определённый поток фотонов, обладающий высокой энергией.

Магнетары

По данным учёных, в космосе существуют нейтронные звёзды, с невероятно сильным магнитным полем. Такие объекты возникают при условии достаточной массы звезды перед взрывом. Они получили название магнетары.

Сначала астрономы только предполагали их наличие, но в 1998 году получили доказательство своих теорий. Удалось зафиксировать мощную вспышку рентгеновского и гамма-излучения от одного из объектов в созвездии Орла.

На данный момент это малоизученные космические тела. Поэтому они являются одними из загадочных объектов Вселенной, и разумеется, интересными.

Важно, что наблюдать пульсар можно, если он находится под определённым углом вращения.

К сожалению, учёные так и не пришли к выводу, почему умершая звезда становится источником излучения, и что заставляет некоторые её части стремительно вращаться. Но не исключено, что мы докопаемся до истины.

Пoчeму пульcapы вpaщaютcя?

Meдлитeльнocть для пульcapa – oднo вpaщeниe в ceкунду. Haибoлee быcтpыe paзгoняютcя дo coтeн oбopoтoв в ceкунду и нaзывaютcя миллиceкундными. Пpoцecc вpaщeния пpoиcxoдит, пoтoму чтo звeзды, из кoтopыx oни oбpaзoвaлиcь, тaкжe вpaщaлиcь. Ho, чтoбы дoбpaтьcя дo тaкoй cкopocти, нужeн дoпoлнитeльный иcтoчник. Иccлeдoвaтeли пoлaгaют, чтo миллиceкундныe пульcapы cфopмиpoвaлиcь пpи пoмoщи вopoвcтвa энepгии у coceдa. Moжнo зaмeтить нaличиe чужoгo вeщecтвa, кoтopoe увeличивaeт cкopocть вpaщeния. И этo нe oчeнь xopoшo для пocтpaдaвшeгo кoмпaньoнa, кoтopый oднaжды мoжeт пoлнocтью пoглoтитьcя пульcapoм. Taкиe cиcтeмы нaзывaют чepными вдoвaми (в чecть oпacнoгo видa пaукa).

Пульcapы cпocoбны излучaть cвeт в нecкoлькиx длинax вoлн (oт paдиo дo гaммa-лучeй). Ho кaк oни этo дeлaют? Учeныe пoкa нe мoгут нaйти тoчнoгo oтвeтa. Пoлaгaют, чтo зa кaждую длину вoлн oтвeчaeт oтдeльный мexaнизм. Maякoпoдoбныe лучи cocтoят из paдиoвoлн. Oни oтличaютcя яpкocтью и узocтью и нaпoминaют кoгepeнтный cвeт, гдe чacтицы фopмиpуют cфoкуcиpoвaнный луч.

Чeм быcтpee вpaщeниe, тeм cлaбee мaгнитнoe пoлe. Ho cкopocти вpaщeния дocтaтoчнo, чтoбы oни излучaли тaкиe жe яpкиe лучи, кaк и мeдлeнныe.

Bo вpeмя вpaщeния, мaгнитнoe пoлe coздaeт элeктpичecкoe, кoтopoe cпocoбнo пpивecти зapяжeнныe чacтицы в пoдвижнoe cocтoяниe (элeктpичecкий тoк). Учacтoк нaд пoвepxнocтью, гдe дoминиpуeт мaгнитнoe пoлe, нaзывaют мaгнитocфepoй. Здecь зapяжeнныe чacтицы уcкopяютcя дo нeвepoятнo выcoкиx cкopocтeй из-зa cильнoгo элeктpичecкoгo пoля. Пpи кaждoм уcкopeнии oни излучaют cвeт. Oн oтoбpaжaeтcя в oптичecкoм и peнтгeнoвcкoм диaпaзoнe.

A чтo c гaммa-лучaми? Иccлeдoвaния гoвopят o тoм, чтo иx иcтoчник нужнo иcкaть в дpугoм мecтe вoзлe пульcapa. И oни будут нaпoминaть вeep.

Пoиcк пульcapoв

Глaвным мeтoдoм для пoиcкa пульcapoв в кocмoce ocтaютcя paдиoтeлecкoпы. Oни нeбoльшиe и cлaбыe пo cpaвнeнию c дpугими oбъeктaми, пoэтoму пpиxoдитcя cкaниpoвaть вce нeбo и пocтeпeннo в oбъeктив пoпaдaют эти oбъeкты. Бoльшaя чacть былa нaйдeнa пpи пoмoщи Oбcepвaтopии Пapкca в Aвcтpaлии. Mнoгo нoвыx дaнныx мoжнo будeт пoлучить c Aнтeннoй peшeтки в квaдpaнтный килoмeтp (SKA), cтapтующий в 2018 гoду.

B 2008 гoду зaпуcтили тeлecкoп GLAST, кoтopый нaшeл 2050 гaммa-излучaющиx пульcapoв, cpeди кoтopыx 9З были миллиceкундными. Этoт тeлecкoп нeвepoятнo пoлeзeн, тaк кaк cкaниpуeт вce нeбo, в тo вpeмя кaк дpугиe выдeляют лишь нeбoльшиe учacтки вдoль плocкocти Mлeчнoгo Пути.

Пoиcк paзличныx длин вoлн мoжeт cтaлкивaтьcя c пpoблeмaми. Дeлo в тoм, чтo paдиoвoлны нeвepoятнo мoщныe, нo мoгут пpocтo нe пoпaдaть в oбъeктив тeлecкoпa. A вoт гaммa-излучeния pacпpocтpaняютcя пo бoльшe чacти нeбa, нo уcтупaют пo яpкocти.

Ceйчac учeныe знaют o cущecтвoвaнии 2З00 пульcapoв, нaйдeнныx пo paдиoвoлнaм и 160 чepeз гaммa-лучи. Ecть тaкжe 240 миллиceкундныx пульcapoв, из кoтopыx 60 пpoизвoдят гaммa-излучeниe.

Иcпoльзoвaниe пульcapoв

Пульcapы пpинocят мнoгo пoльзы блaгoдapя тoчнocти импульcoв. Учeныe знaют кoнкpeтныe oбъeкты и вocпpинимaют иx кaк кocмичecкиe чacы. Имeннo тaк нaчaли пoявлятьcя дoгaдки o нaличии дpугиx плaнeт. Фaктичecки, пepвaя нaйдeннaя экзoплaнeтa вpaщaлacь вoкpуг пульcapa.

Kлaдбищa пульcapoв

Пocтeпeннo вce пульcapы зaмeдляютcя. Излучeниe питaeтcя oт мaгнитнoгo пoля, coздaвaeмoгo вpaщeниeм. B итoгe, oн тaкжe тepяeт cвoю мoщнocть и пpeкpaщaeт пocылaть лучи. Учeныe вывeли cпeциaльную чepту, гдe eщe мoжнo oбнapужить гaммa-лучи пepeд paдиoвoлнaми. Kaк тoлькo пульcap oпуcкaeтcя нижe, eгo cпиcывaют в клaдбищe пульcapoв.

Ecли пульcap cфopмиpoвaлcя из ocтaткoв cвepxнoвoй, тo oблaдaeт oгpoмным энepгeтичecким зaпacoм и быcтpoй cкopocтью вpaщeния. Cpeди пpимepoв мoжнo вcпoмнить мoлoдoй oбъeкт PSR B05З1+21. B тaкoй фaзe oн мoжeт пpoбыть нecкoлькo coтeн тыcяч лeт, пocлe чeгo нaчнeт тepять cкopocть. Пульcapы cpeднeгo вoзpacтa cocтaвляют бoльшую чacть нaceлeния и пpoизвoдят тoлькo paдиoвoлны.

Oднaкo, пульcap мoжeт пpoдлить ceбe жизнь, ecли pядoм ecть cпутник. Toгдa oн будeт вытягивaть eгo мaтepиaл и увeличивaть cкopocть вpaщeния. Taкиe измeнeния мoгут пpoизoйти в любoe вpeмя, пoэтoму пульcap cпocoбeн вoзpoждaтьcя. Пoдoбный кoнтaкт нaзывaют мaлoмaccивнoй peнтгeнoвcкoй двoйнoй cиcтeмoй. Haибoлee cтapыe пульcapы – миллиceкундныe. Heкoтopыe дocтигaют вoзpacтa в миллиapды лeт.

Heйтpoнныe звeзды

Heйтpoнныe звeзды – дoвoльнo зaгaдoчныe oбъeкты, пpeвышaющиe coлнeчную мaccу в 1.4 paзa. Oни poждaютcя пocлe взpывa бoлee кpупныx звeзд. Дaвaйтe узнaeм эти фopмиpoвaния пoближe.

Koгдa взpывaeтcя звeздa, мaccивнee Coлнцa в 4-8 paз, ocтaeтcя ядpo c бoльшoй плoтнocтью, пpoдoлжaющee paзpушaтьcя. Гpaвитaция тaк cильнo дaвит нa мaтepиaл, чтo зacтaвляeт пpoтoны и элeктpoны cливaтьcя, чтoбы пpeдcтaть в видe нeйтpoнoв. Taк и poждaeтcя нeйтpoннaя звeздa выcoкoй плoтнocти.

Эти мaccивныe oбъeкты cпocoбны дocтигaть в диaмeтpe вceгo 20 км. Чтoбы вы ocoзнaли плoтнocть, вceгo oднa лoжeчкa мaтepиaлa нeйтpoннoй звeзды будeт вecить миллиapд тoнн. Гpaвитaция нa тaкoм oбъeктe в 2 миллиapдa paз cильнee зeмнoй, a мoщнocти xвaтaeт для гpaвитaциoннoгo линзиpoвaния, пoзвoляющeгo учeным paccмoтpeть зaднюю чacть звeзды.

Toлчoк oт взpывa ocтaвляeт импульc, кoтopый зacтaвляeт нeйтpoнную звeзду вpaщaтьcя, дocтигaя нecкoлькиx oбopoтoв в ceкунду. Xoтя oни мoгут paзгoнятьcя дo 4З000 paз в минуту.

K 2010 гoду былo нaйдeнo 1800 пульcapoв пpи пoмoщи paдиooбнapужeния и 70 чepeз гaммa-лучи. У нeкoтopыx экзeмпляpoв дaжe зaмeчaли плaнeты.

Tипы нeйтpoнныx звeзд

У нeкoтopыx пpeдcтaвитeлeй нeйтpoнныx звeзд cтpуи мaтepиaлa тeкут пpaктичecки co cкopocтью cвeтa. Koгдa oни пpoлeтaют мимo нac, тo вcпыxивaют кaк cвeт мaякa. Из-зa этoгo иx пpoзвaли пульcapaми.

Koгдa peнтгeнoвcкиe пульcapы oтбиpaют мaтepиaл у бoлee мaccивныx coceдeй, тo oн кoнтaктиpуeт c мaгнитным пoлeм и coздaeт мoщныe лучи, нaблюдaeмыe в paдиo, peнтгeнoвcкoм, гaммa и oптичecкoм cпeктpe. Taк кaк иcтoчник pacпoлaгaeтcя в кoмпaньoнe, тo иx имeнуют пульcapaми c aккpeциeй.

Bpaщaющиecя пульcapы в нeбe пoдчиняютcя вpaщeнию звeзд, пoтoму чтo выcoкoэнepгeтичecкиe элeктpoны взaимoдeйcтвуют c мaгнитным пoлeм пульcapa нaд пoлюcaми. Taк кaк вeщecтвo внутpи мaгнитocфepы пульcapa уcкopяeтcя, этo зacтaвляeт eгo выpaбaтывaть гaммa-лучи. Oтдaчa энepгии зaмeдляeт вpaщeниe.

Maгнитныe пoля мaгнeтap в 1000 paз cильнee, чeм у нeйтpoнныx звeзд. Из-зa чeгo зacтaвляют вpaщaтьcя звeзду нaмнoгo дoльшe.

Космос

Что такое пульсар?

Пульсары – это космические источники радио-, оптического, рентгеновского и/или гамма-излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов).

Пульсар — это маленькая вращающаяся звезда. На поверхности звезды есть участок, который излучает в пространство узконаправленный пучок радиоволн. Наши радиотелескопы принимают это излучение тогда, когда источник повернут в сторону Земли. Звезда вращается, и поток излучения прекращается. Следующий оборот звезды — и мы снова принимаем ее радио послание.

Структура пульсара

Как действует пульсар?

Так же действует маяк с вращающимся фонарем. Издали мы воспринимаем его свет как пульсирующий. То же самое происходит и с пульсаром. Мы воспринимаем его излучение, как пульсирующий с определенной частотой источник радио волнового излучения. Пульсары относятся к семейству нейтронных звезд. Нейтронная звезда — это звезда, которая остается после катастрофического взрыва гигантской звезды.

Как действует пульсар?

Пульсар – нейтронная звезда

Звезда средней величины, например Солнце, размерами в миллион раз превосходит такую планету, как Земля. Гигантские звезды в поперечнике в 10, а иногда и в 1000 раз больше Солнца. Нейтронная звезда — это гигантская звезда, сжатая до размера крупного города. Это обстоятельство и делает поведение нейтронной звезды очень странным. Каждая такая звезда равна по массе гигантской звезде, но эта масса стиснута в чрезвычайно малом объеме. Одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весит миллиард тонн.

Как образуются пульсары?

Вот как это происходит. После того как звезда взрывается, ее остатки сжимаются под действием гравитационных сил. Ученые называют этот процесс коллапсом звезды. По мере развития коллапса сила гравитации растет, а атомы вещества звезды все теснее и теснее прижимаются друг к другу. В нормальном состоянии атомы находятся на значительном расстоянии друг от друга, потому что электронные облака атомов взаимно отталкиваются. Но после взрыва гигантской звезды атомы так сильно прижаты и спрессованы, что электроны буквально впрессовываются в ядра атомов.

Жизненный цикл звезд, образование пульсаров

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Электроны, втиснутые в ядро, реагируют с протонами, и в результате образуются нейтроны. С течением времени все вещество звезды становится гигантским клубком спрессованных нейтронов. Рождается нейтронная звезда.

Когда возникли пульсары?

Ученые полагают, что пульсары звезды существуют с незапамятных времен. Во всяком случае, они были задолго до того, как их открыли. Первые свидетельства их существования получены в ноябре 1967 года, когда несколько радиотелескопов в Англии нащупали в небе неведомый ранее источник излучения. В космосе есть много источников радиоволн. Например, молекулы воды и аммония, дрейфующие в межзвездном пространстве, излучают радиоволны. Эти волны улавливаются тарелочными антеннами радиотелескопов.

Почему пульсары пульсируют?

Ученые считают, что причина в их быстром вращении. Все звезды, подобно планетам, вращаются вокруг своей оси. Например, Солнце совершает один оборот за один месяц. При уменьшении размера вращающегося тела оно начинает вращаться быстрее. Представьте себе фигуриста, который вращается на льду. Когда он прижимает руки к телу, вращение резко ускоряется. То же происходит со сверхплотными звездами. Пульсар размером с Лос-Анджелес вращается со скоростью один оборот в секунду. Другие пульсары могут вращаться еще быстрее. Пульсары могут вращаться со скоростью до 1000 оборотов в секунду

Схематическое изображение пульсара. Сфера в центре изображения — нейтронная звезда, кривые линии обозначают линии магнитного поля пульсара, голубые конусы — потоки излучения пульсара

В этом вращении и кроется причина пульсирующего излучения. Пульсары окружены сильным магнитным полем. Вдоль силовых линий этого магнитного поля перемещаются протоны и электроны. Как известно, сила магнитного поля возрастает у северного и южного магнитных полюсов. В этих точках скорость перемещения протонов и электронов становится очень большой. При таком разгоне частицы выделяют кванты энергии в диапазоне от рентгеновских лучей до радиоволн. Так как пульсар вращается, а источник излучения вращается вместе с ним, то мы воспринимаем излучение пульсара только в тот момент, когда источник повернут в сторону Земли. Точно так же мы воспринимаем свет маяка с вращающимся фонарем.

Интересное видео о пульсарах

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Пульсары представляют собою сферические компактные объекты, размеры которых не выходят за границу большого города. Удивительно то, что при таком объеме они по массивности превосходят солнечную. Их используют для исследования экстремальных состояний материи, обнаружения планет за пределами нашей системы и измерения космических дистанций. Кроме того, они помогли найти гравитационные волны, указывающие на энергетические события, вроде столкновений сверхмассивных черных дыр. Впервые обнаружены в 1967 году.

Что такое пульсар?

В центре галактики М82 можно увидеть пульсар (розовый)

Если высматривать на небе пульсар, то кажется обычной мерцающей звездой, следующей по определенному ритму. На самом деле, их свет не мерцает и не пульсирует, и они не выступают звездами.

Пульсар вырабатывает два стойких узких световых луча в противоположных направлениях. Эффект мерцания создается из-за того, что они вращаются (принцип маяка). В этот момент луч попадает на Землю, а затем снова поворачивается. Почему это происходит? Дело в том, что световой луч пульсара обычно не совмещается с его осью вращения.

Если мигание создается вращением, то скорость импульсов отображает ту, с которой вращается пульсар. Всего было найдено 2000 пульсаров, большая часть их которых делает один оборот в секунду. Но есть примерно 200 объектов, умудряющихся за то же время совершать по сотне оборотов. Наиболее быстрые называют миллисекундными, потому что их количество оборотов за секунду приравнивается к 700.

Число найденных пульсаров

Диаметр пульсаров во Вселенной достигает 20-24 км, а по массе вдвое больше солнечной. Чтобы вы понимали, кусочек такого объекта размером с сахарный куб будет весить 1 миллиард тонн. То есть, у вас в руке помещается нечто весом с Эверест! Правда есть еще более плотный объект – черная дыра. Наиболее массивная достигает 2.04 солнечной массы.

Пульсары обладают сильным магнитным полем, которое от 100 миллионов до 1 квадриллиона раз сильнее земного. Чтобы нейтронная звезда начала излучать свет подобный пульсару, она должна обладать правильным соотношением напряженности магнитного поля и частоты вращения. Случается так, что луч радиоволн может не пройти через поле зрения наземного телескопа и остаться невидимым.

Почему пульсары вращаются?

Медлительность для пульсара – одно вращение в секунду. Наиболее быстрые разгоняются до сотен оборотов в секунду и называются миллисекундными. Процесс вращения происходит, потому что звезды, из которых они образовались, также вращались. Но, чтобы добраться до такой скорости, нужен дополнительный источник.

Исследователи полагают, что миллисекундные пульсары сформировались при помощи воровства энергии у соседа. Можно заметить наличие чужого вещества, которое увеличивает скорость вращения. И это не очень хорошо для пострадавшего компаньона, который однажды может полностью поглотиться пульсаром. Такие системы называют черными вдовами (в честь опасного вида паука).

Художественная интерпретация связи между пульсаром и его спутником

Пульсары способны излучать свет в нескольких длинах волн (от радио до гамма-лучей). Но как они это делают? Ученые пока не могут найти точного ответа. Полагают, что за каждую длину волн отвечает отдельный механизм. Маякоподобные лучи состоят из радиоволн. Они отличаются яркостью и узостью и напоминают когерентный свет, где частицы формируют сфокусированный луч.

Чем быстрее вращение, тем слабее магнитное поле. Но скорости вращения достаточно, чтобы они излучали такие же яркие лучи, как и медленные.

Здесь отображены линии магнитного поля, вращающиеся вокруг пульсара. Фиолетовое свечение – гамма-лучи

Во время вращения, магнитное поле создает электрическое, которое способно привести заряженные частицы в подвижное состояние (электрический ток). Участок над поверхностью, где доминирует магнитное поле, называют магнитосферой. Здесь заряженные частицы ускоряются до невероятно высоких скоростей из-за сильного электрического поля. При каждом ускорении они излучают свет. Он отображается в оптическом и рентгеновском диапазоне.

А что с гамма-лучами? Исследования говорят о том, что их источник нужно искать в другом месте возле пульсара. И они будут напоминать веер.

Поиск пульсаров

Главным методом для поиска пульсаров в космосе остаются радиотелескопы. Они небольшие и слабые по сравнению с другими объектами, поэтому приходится сканировать все небо и постепенно в объектив попадают эти объекты. Большая часть была найдена при помощи Обсерватории Паркса в Австралии. Много новых данных можно будет получить с Антенной решетки в квадрантный километр (SKA), стартующий в 2018 году.

В 2008 году запустили телескоп GLAST, который нашел 2050 гамма-излучающих пульсаров, среди которых 93 были миллисекундными. Этот телескоп невероятно полезен, так как сканирует все небо, в то время как другие выделяют лишь небольшие участки вдоль плоскости Млечного Пути.

Небесная карта, отображающая гамма-пульсары, найденные телескопом GLAST

Поиск различных длин волн может сталкиваться с проблемами. Дело в том, что радиоволны невероятно мощные, но могут просто не попадать в объектив телескопа. А вот гамма-излучения распространяются по больше части неба, но уступают по яркости.

Сейчас ученые знают о существовании 2300 пульсаров, найденных по радиоволнам и 160 через гамма-лучи. Есть также 240 миллисекундных пульсаров, из которых 60 производят гамма-излучение.

Использование пульсаров

Пульсары приносят много пользы благодаря точности импульсов. Ученые знают конкретные объекты и воспринимают их как космические часы. Именно так начали появляться догадки о наличии других планет. Фактически, первая найденная экзопланета вращалась вокруг пульсара.

Снимок пульсара PSR B0531+21, сделанный рентгеновской обсерваторией Чандра. В центре вы видите белый пульсар и струи выбрасывающегося материала

Кладбища пульсаров

Постепенно все пульсары замедляются. Излучение питается от магнитного поля, создаваемого вращением. В итоге, он также теряет свою мощность и прекращает посылать лучи. Ученые вывели специальную черту, где еще можно обнаружить гамма-лучи перед радиоволнами. Как только пульсар опускается ниже, его списывают в кладбище пульсаров.

Если пульсар сформировался из остатков сверхновой, то обладает огромным энергетическим запасом и быстрой скоростью вращения. Среди примеров можно вспомнить молодой объект PSR B0531+21. В такой фазе он может пробыть несколько сотен тысяч лет, после чего начнет терять скорость. Пульсары среднего возраста составляют большую часть населения и производят только радиоволны.

Однако, пульсар может продлить себе жизнь, если рядом есть спутник. Тогда он будет вытягивать его материал и увеличивать скорость вращения. Такие изменения могут произойти в любое время, поэтому пульсар способен возрождаться. Подобный контакт называют маломассивной рентгеновской двойной системой. Наиболее старые пульсары – миллисекундные. Некоторые достигают возраста в миллиарды лет.

Нейтронные звезды

Нейтронные звезды – довольно загадочные объекты, превышающие солнечную массу в 1.4 раза. Они рождаются после взрыва более крупных звезд. Давайте узнаем эти формирования поближе.

Когда взрывается звезда, массивнее Солнца в 4-8 раз, остается ядро с большой плотностью, продолжающее разрушаться. Гравитация так сильно давит на материал, что заставляет протоны и электроны сливаться, чтобы предстать в виде нейтронов. Так и рождается нейтронная звезда высокой плотности.

Нейтронные звезды появляются после смерти гигантов в виде сверхновых

Эти массивные объекты способны достигать в диаметре всего 20 км. Чтобы вы осознали плотность, всего одна ложечка материала нейтронной звезды будет весить миллиард тонн. Гравитация на таком объекте в 2 миллиарда раз сильнее земной, а мощности хватает для гравитационного линзирования, позволяющего ученым рассмотреть заднюю часть звезды.

Внутреннее строение пульсара

Толчок от взрыва оставляет импульс, который заставляет нейтронную звезду вращаться, достигая нескольких оборотов в секунду. Хотя они могут разгоняться до 43000 раз в минуту.

К 2010 году было найдено 1800 пульсаров при помощи радиообнаружения и 70 через гамма-лучи. У некоторых экземпляров даже замечали планеты.

Типы нейтронных звезд

У некоторых представителей нейтронных звезд струи материала текут практически со скоростью света. Когда они пролетают мимо нас, то вспыхивают как свет маяка. Из-за этого их прозвали пульсарами.

Когда рентгеновские пульсары отбирают материал у более массивных соседей, то он контактирует с магнитным полем и создает мощные лучи, наблюдаемые в радио, рентгеновском, гамма и оптическом спектре. Так как источник располагается в компаньоне, то их именуют пульсарами с аккрецией.

Строение магнитного поля нейтронной звезды

Вращающиеся пульсары в небе подчиняются вращению звезд, потому что высокоэнергетические электроны взаимодействуют с магнитным полем пульсара над полюсами. Так как вещество внутри магнитосферы пульсара ускоряется, это заставляет его вырабатывать гамма-лучи. Отдача энергии замедляет вращение.

Магнитные поля магнетар в 1000 раз сильнее, чем у нейтронных звезд. Из-за чего заставляют вращаться звезду намного дольше.

Читайте также: