Что такое пульсары и как они образовались? Описание, фото и видео

Что такое пульсары и как они образовались? Описание, фото и видео

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

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.

Пульсары нельзя считать звездами, по крайней мере «живыми». Это скорее нейтронные звезды, формирующиеся после того, как у массивной звезды заканчивается топливо, и она разрушается. В результате создается сильный взрыв – сверхновая, а оставшийся плотный материал трансформируется в нейтронную звезду.

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.

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 (10 10 -10 13 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. Собирая все вышеописанное, можно представить радиопульсар как быстровращающуюся нейтронную звезду с сильным магнитным полем, которая на своих полюсах испускает плазму, излучающую, в свою очередь, электромагнитные волны.

Схема радиопульсара. Сфера в центре — нейтронная звезда, кривые представляют магнитные силовые линии, конусы вдоль магнитной оси — радиолучи, зелёная линия — ось вращения

Далее, если ось вращения звезды не совпадает с осью магнитного поля, то упомянутое электромагнитное излучение также вращается вокруг оси вращения звезды, вместе с самой нейтронной звездой.

Таким образом астрономы имеют дело с так называемым «маяком», излучение которого периодически направлено в сторону наблюдателя с Земли.

История обнаружения пульсаров

Первый пульсар был открыт в 1967 году и он удивил научное сообщество регулярными радиоизлучениями, которые он передавал. Они обнаружили таинственное радиоизлучение, исходящее из неподвижной точки в небе, которое достигало максимума каждые 1,33 секунды. Эти излучения были настолько регулярными, что некоторые астрономы думали, что это может быть свидетельством связи с разумной цивилизацией.

Хотя астрономы были уверены, что он имеет естественное происхождение, они назвали его LGM-1 (сокр. от англ. Little Green Men — «маленькие зелёные человечки»). Последующие открытия помогли астрономам обнаружить истинную природу этих странных объектов. Ученые предположили, что это быстро вращающиеся нейтронные звезды. Это было подтверждено открытием пульсара с очень коротким периодом вращения (33 миллисекунды) в Крабовидной туманности. До сих пор было найдено более 2000 пульсаров и самый быстрый обнаруженный излучает 716 импульсов в секунду.

Позднее пульсары были обнаружены в бинарных системах, что помогло подтвердить общую теорию относительности Эйнштейна. А в 1982 году был найден пульсар с периодом вращения всего 1,6 микросекунд. На самом деле, первые когда – либо открытые экзопланеты были обнаружены на орбите пульсара, конечно, это было бы не очень пригодное для жизни место.

Распределение пульсаров по периодам

• Производная периода – параметр, определяющий скорость роста периода вращения пульсара. Как известно, практически у всех наблюдаемых пульсаров период монотонно растет с течением времени, то есть вращение замедляется.
• Профиль среднего импульса. Импульсы радиопульсаров не схожи друг с другом, однако при усреднении, например, 1000 таких импульсов, можно выделить некий средний импульс, чем и является данная характеристика.
• Интеримпульс – означает наличие либо отсутствие малого импульса в промежутке между двумя основными импульсами.
• Поляризация – определяет поляризацию поступающего от пульсара на Землю радиоизлучения. Излучение радиопульсаров в значительной степени поляризовано, у некоторых поляризация близка к 100 %.
• Гигантские импульсы. Наличие таких импульсов подразумевает вспышечное значительное увеличения плотности потока некоторых импульсов. Если импульсы большинства пульсаров способны расти в плотности не более чем в 10 раз, то для пульсаров с гигантскими импульсами характерно скачкообразное увеличение плотности импульса в сотни и даже тысячи раз.

К 2011-му году количество открытых радиопульсаров перешло черту в 1970 объектов. Согласно теоретическим подсчетам в галактике Млечный Путь может находится порядка 240 000 радиопульсаров.