Пульсары – все о космосе

Квазары и Пульсары

Пульсары - все о космосе

Учёные обнаружили в космосе объекты, которые посылают в пространство радиоизлучение в виде коротких импульсов, один за другим, с необыкновенной точностью. Долго не могли понять, кто же мог построить среди Вселенной радиостанцию такой большой мощности. Но теперь тайна разгадана.

Объекты назвали пульсарами.

В 60-х годах, когда пульсары только открыли, их приняли за сигналы иных цивилизаций. Но теперь большинство исследователей склоняются к тому, что это – нейтронные звёзды. Которые очень быстро вращаются вокруг своей оси. Отсюда и создаётся иллюзия, будто они посылают землянам сигналы.

Нейтронные звёзды могут возникать в результате вспышек сверхновых – когда звезда сбрасывает с себя газовую оболочку, а большая часть её вещества сжимается.

Получившееся небесное тело представляет собой как бы цельное атомное ядро. Размер такого “ядра” – примерно 20 км в диаметре. А вес – половина нашего Солнца.

Один кубический сантиметр вещества, из которого состоит нейтронная звезда, имеет массу в несколько миллиардов тонн. Фантастика!

Кроме того, пульсары обладают очень мощным магнитным полем. Оно-то и является источником радиоизлучения. То есть пульсар похож на вращающийся маяк. Каждый оборот его вокруг своей оси – это один импульс излучения.

Существует ещё одна разновидность пульсара – звезда, у которой пульсирует атмосфера, то есть периодически раздувается и сжимается. Другими словами, лампа маяка не вращается, а просто меняет яркость.

Встречаются среди нейтронных звёзд и гибриды, которые и вращаются, и пульсируют одновременно.

Однако природа нейтронных звёзд содержит ещё немало загадок для учёных.

Квазары

Один квазар светится сильнее, чем вся наша Галактика, примерно в 10000 раз. Энергии среднего, ничем не примечательного, квазара хватило бы на то, чтобы снабжать всю Землю электроэнергией в течение нескольких миллиардов лет. А некоторые из квазаров излучают энергии в 60 тыс. раз больше.

Квазары – самые далёкие из тех космических объектов, которые можно наблюдать с Земли. По причине невероятной светимости, их можно наблюдать на расстоянии в 10 млрд лет. Самая удивительная особенность этих объектов в том, что они небольшие по размеру, но выделяют поистине чудовищную энергию во всех областях спектра электромагнитных волн, особенно в инфракрасной области.

Слово квазар образовано из слов QUAsi stellAR – псевдозвёздный. Глядя в телескоп на эти светящиеся точки, можно принять их за звёзды. Но звёздами они не являются. Это – некий светящийся радиоисточник в чистом виде.

По своим свойствам эти псевдозвёздные радиоисточники похожи на активные ядра галактик. Многие астрофизики считают, что светимость этих объектов поддерживается не термоядерным путём. Энергия квазаров – это гравитационная энергия, которая выделяется за счёт катастрофического сжатия, происходящего в ядре галактики.

Впрочем, гипотез и предположений относительно природы этих объектов существует множество.

Наибольшей популярностью на сегодняшний день пользуется гипотеза, согласно которой квазар является огромнейшей чёрной дырой, которая втягивает в себя окружающее пространство.

По мере приближения к чёрной дыре, частицы разгоняются, сталкиваются между собой – и это приводит к мощнейшему радиоизлучению. Если у чёрной дыры есть и магнитное поле, то оно к тому же собирает частицы в пучки – так называемые джеты – которые разлетаются от полюсов.

Другими словами, то сияние, которое наблюдают астрономы – это всё, что остаётся от галактики, погибшей в чёрной дыре.

По другим версиям, квазары – это молодые галактики, процесс появления на свет которых мы наблюдаем. Некоторые из учёных, предполагают, что, да, квазар – это молодая галактика, но которую пожирает чёрная дыра.

Как бы там ни было, астрофизики очень тесно связывают существование квазаров и судьбу галактик.

Следовательно, встреча с квазаром ничего хорошего не предвещает, так что нам остаётся только порадоваться тому, что ближайший из них, ЗС 273, находится на расстоянии 2 млрд световых лет.

Квазары, как уже говорилось, самые далёкие из наблюдаемых объектов. И, соответственно, самые древние. Благодаря квазарам мы может видеть Вселенную такой, какой она была от 2 до 10 млрд лет назад. Открытие квазаров в 1963 году оказало существенное влияние на космологию, на разработку теорий о возникновении Вселенной.

Квазары – одна из самых больших загадок, которые природа поставила перед человеком. И если решение этой загадки будет найдено – быть может, человек познает, к тому же, новые способы превращения материи и добычи энергии.

27.08.2009 в 16:03

Источник: https://cosmos.mirtesen.ru/blog/43901283365

Пульсары в космосе

Пульсары в космосе изучаются довольно давно. Но вопросов все же остается больше чем ответов.

Некоторые теории о возрасте и характеристиках пульсаров придётся пересмотреть после открытия, сделанного группой научного поиска из Германии и США.

Обрабатывая данные, полученные от запущенного в 2008 году НАСА космического телескопа «Ферми», учёные обнаружили космический объект, противоречащий бытовавшим до сих пор представлениям о пульсарах как об одном из видов нейтронных звёзд.

Пульсары, являясь мощным источником электромагнитных излучений, являют собой практически идеальное средство для определения расстояний в космосе. Потому как одновременно сохраняются две важные составляющие: частота пульсирования и мощность излучения.

Поэтому учёные могут очень точно определить и остальные характеристики данного вида космических объектов, как то плотность, массу, возраст звезды.

К примеру, плотность вещества, из которого состоит пульсар, может достигать просто колоссальных значений: ведро, наполненное до краёв, будет весить больше нашей планеты! А, имея такую массу, такие звёзды очень быстро вращаются вокруг своей оси. Некоторые в своём кручении имеют скорость вращения более 700 оборотов в секунду!

Звезда №1823-3021а (под таким обозначением теперь можно будет найти этот пульсар в астрономических каталогах) по сравнению с другими звёздами этой группы вообще младенец, если не сказать зародыш. Судите сами: средний возраст пульсаров приближается к 1 000 000 000 лет, а тут мы наблюдаем «всего» 25 000 000 лет, т.е. в 40 раз меньше.

Найти этот пульсар можно обратив свой взор по направлению созвездия Стрельца, в одно из более полутора сотен шаровых скоплений звёзд, соседствующих и вращающихся вокруг нашего Млечного пути.

Пульсар №1823-3021а – очень активная по причине своей «молодости» звезда и этим сильно выделяется на общем фоне в своём шаровом скоплении из-за активного испускания гамма-излучения.

Как сказал один из ведущих учёных проекта, Паоло Фрейре (Институт радиоастрономии Макса Планка, Бонн): «То, что источником столь мощного гамма-излучения является один объект, уже перечёркивает ряд теорий и представлений о пульсарах. И, судя по тому, насколько быстро и мощно он испускает энергию, можно прийти к выводу, что объект образовался относительно недавно».

Другой учёный проекта, Пабло Саз (Институт физики заряженных частиц, Калифорнийский университет, Санта-Круз), обобщив данные работы телескопа за прошедший период, пришёл к выводу, что с момента запуска космического телескопа «Ферми» учёные обнаружили ещё 9 новых пульсаров с гамма-излучением. Всего с помощью телескопа уже обнаружено более сотни пульсаров и это один из фундаментальных рубежей в деле исследования этого типа звёзд.

Источник: http://spacereal.ru/pulsary-v-kosmose/

Пульсары и нейтронные звезды

Категория: Справочные статьи

Пульсары являются одними из самых странных объектов во всей Вселенной. В 1967 году в Кембриджской обсерватории Джоселин Белл и Энтони Хьюиш изучали звезды и нашли нечто совершенно экстраординарное. Это был очень похожий на звезду объект, который как бы излучал быстрые импульсы радиоволн.

О существовании радио источников в космосе было известно в течении достаточно долгого времени. Но такой излучающий быстрые импульсы объект был зафиксирован впервые. Они возникали как заводные, один раз в секунду. Сначала подумали, что сигнал исходит от орбитального спутника, но эту идею очень быстро откинули.

После того как было найдено еще несколько таких же объектов, их назвали пульсарами благодаря их быстро пульсирующему характеру.

Яркие пульсары обнаружили практически на каждой длине волны света. Некоторые действительно можно увидеть. Большинство людей, как правило, путает пульсары с квазарами.

Но эти два объекта являются абсолютно разными. Квазары представляют собой объекты, производящие огромное количество энергии. Скорее всего, они возникли как результат огромной черной дыры в центре молодой галактики.

Но пульсар – это нечто совсем другое.

Пульсары: фактор маяка

По сути пульсар – это быстро вращающаяся нейтронная звезда. Нейтронная звезда – это сильноуплотненное ядро мертвой звезды, оставшееся после взрыва сверхновой. Эта нейтронная звезда обладает мощным магнитным полем.

Это магнитное поле около одного триллиона раз сильнее магнитного поля Земли. Магнитное поле заставляет нейтронную звезду излучать от ее северного и южного полюсов сильные радиоволны и радиоактивные частицы.

Эти частицы могут включать в себя различные излучения, в том числе и видимый свет.

Пульсары, которые излучают мощные гамма-лучи, известны как пульсары гамма-лучей. Если нейтронная звезда располагается своим полюсом к Земле, то мы можем видеть радиоволны каждый раз, как только один из полюсов попадает в наш ракурс.

Этот эффект очень похож на эффект маяка. Неподвижному наблюдателю кажется, что свет вращающегося маяка постоянно мигает, то пропадая, то появляясь опять. Таким же образом нам кажется, что пульсар мигает, когда он вращается своими полюсами относительно Земли.

Разные пульсары издают импульсы разной скорости, в зависимости от размера и массы нейтронной звезды. Иногда пульсар может иметь спутника. В некоторых случаях он может притягивать своего спутника, что заставляет вращаться его еще быстрее.

Самые быстрые пульсары могут издавать более ста импульсов в секунду.

Читайте также:  Сириус — ярчайшая звезда ночного неба - все о космосе

Нейтронные звезды

Образование пульсара происходит, когда погибает массивная звезда, исчерпавшая свои запасы топлива. Происходит большой взрыв, известный как сверхновая звезда — самое мощное и наиболее яркое событие во Вселенной.

Без противодействующей балансирующей силы ядерного синтеза, притяжение начинает стягивать звездные массы внутрь пока они не становятся очень сильно сжатыми.

В пульсаре гравитация уплотняет их пока не образуется объект, состоящий в основном из нейтронов, упакованных настолько плотно, что они больше не могут существовать как обычное вещество.

Физик Чандрасекар Сабрахманьян предположил, что если масса ядра разрушенной звезды в 1,4 раза больше массы самой звезды, протоны и электроны будут объединятся в нейтроны в нейтронной звезде.

Это число известно сегодня как предел Чандрасекара. Если этот предел не достигается в результате разрушения ядра, тогда образуется белый карлик.

Если этот лимит значительно превышен, то в результате может возникнуть черная дыра.

Разрушающаяся звезда начинает вращаться более быстро, что известно, как сохранение количества движения при вращении. Этот процесс похож на фигуристов, старающихся тесно сжать руки, чтобы вращаться еще быстрее. В результате остается быстро вращающийся шар плотно упакованных нейтронов внутри железной оболочки.

Чрезвычайные силы тяжести делают эту оболочку очень гладкой и блестящей. В результате нейтронная звезда имеет лишь около 20 миль в диаметре, содержа при этом большую часть массы первоначальной звезды с которой она была сформирована.

Материя этой нейтронной звезды упакована так плотно, что кусок размером с кусочек сахара будет весить более 100 млн. тонн на Земле.

Открытие пульсаров и нейтронных звезд

Новые пульсары обнаруживают даже сегодня с помощью больших радиотелескопов. Самый большой радиотелескоп в мире находится в Аресибо, в Пуэрто-Рико. Он был одним из ключевых инструментов в поиске пульсаров. Несколько новых пульсаров были обнаружены за последние несколько лет. Пульсар есть внутри знаменитой Крабовидной туманности(M1).

Недавно 1000-ый пульсар был обнаружен в Австралии с использованием новой радиотелескопной технологии, известный как многолучевая поисковая система.

Самый быстрый пульсар PSR1937 +21 имеет период импульсов 1,56 мс или 640 раз в секунду. Самым сильным пульсаром является PSR 0329 +54 с очень медленным импульсом всего лишь в 0,715 секунд. Недавно были обнаружены такие пульсары как PSR 1257 +12. Ученые полагают, что вокруг них вращаются планеты.

Источник: http://lfly.ru/pulsary-i-nejtronnye-zvezdy.html

Пульсары и нейтронные звезды

Пульсар – это 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. Пульсары еще называют нейтронными звездами.

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.

Нейтронные звезды (пульсары) образуются в результате гравитационного коллапса нормальных звезд с массами в несколько раз больше солнечной. Плотность нейтронной звезды близка к плотности атомного ядра, т.е. в 100 млн.

раз выше плотности обычного вещества. Поэтому при своей огромной массе нейтронная звезда имеет радиус всего ок. 10 км. Из-за малого радиуса нейтронной звезды сила тяжести на ее поверхности чрезвычайно велика: примерно в 100 млрд.

раз выше, чем на Земле.

Пульсар испускает узконаправленные потоки излучения. В результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара.

Каким же образом пульсары излучают электромагнитные волны? При сжатии звезды увеличивается не только её плотность. При коллапсе огромной массивной звезды до размеров порядка нескольких десятков километров период вращения уменьшается до сотых и даже тысячных долей секунды, т. е. до характерных периодов переменности пульсаров. Помимо этого сильно уплотняется и магнитное поле звезды.

На поверхности нейтронной звезды, где давление не столь велико как в центре, нейтроны могут опять распадаться на протоны и электроны. Сильное магнитное поле разгоняет электроны до скоростей, близких к скорости света, и выбрасывает их в околозвёздное пространство.

Заряженные частицы движутся только вдоль магнитных силовых линий, поэтому электроны покидают звезду именно от её магнитных полюсов, где силовые линии выходят наружу. Перемещаясь вдоль силовых линий, электроны испускают излучение в направлении своего движения.

Это излучение представляет собой два узких пучка электромагнитных волн.

Во внешнем слое нейтронной звезды происходят и другие необычные явления. Там, где плотность вещества ещё недостаточно велика для разрушения ядер, они могут образовывать кристаллическую структуру. И звезда покрывается жёсткой корой, подобной земной коре, но только в невообразимое число раз плотнее.

При замедлении вращения пульсара в этой твердой коре создаются напряжения. После того, как они достигнут определенной величины, кора начинает раскалываться. Это явление называется звездотрясением по аналогии с земными тектоническими процессами.

Возможно, такими звездотрясениями объясняются скачкообразные изменения периодов некоторых пульсаров.

Источник: http://www.mysterylife.ru/kosmos/pulsary-i-nejtronnye-zvezdy.html

Космос, пульсары и нейтронные звезды, интересно,космос,пульсары,звезды : Развлекательный портал [ RJEVSKYCOM ]

О существовании радио источников в космосе было известно в течении достаточно долгого времени. Но такой излучающий быстрые импульсы объект был зафиксирован впервые. Они возникали как заводные, один раз в секунду.

Сначала подумали, что сигнал исходит от орбитального спутника, но эту идею очень быстро откинули. После того как было найдено еще несколько таких же объектов, их назвали пульсарами благодаря их быстро пульсирующему характеру. Яркие пульсары обнаружили практически на каждой длине волны света.

Некоторые действительно можно увидеть. Большинство людей, как правило, путает пульсары с квазарами. Но эти два объекта являются абсолютно разными. Квазары представляют собой объекты, производящие огромное количество энергии.

Скорее всего, они возникли как результат огромной черной дыры в центре молодой галактики. Но пульсар – это нечто совсем другое.

Пульсары: фактор маяка

По сути пульсар – это быстро вращающаяся нейтронная звезда. Нейтронная звезда – это сильноуплотненное ядро мертвой звезды, оставшееся после взрыва сверхновой. Эта нейтронная звезда обладает мощным магнитным полем.

Это магнитное поле около одного триллиона раз сильнее магнитного поля Земли. Магнитное поле заставляет нейтронную звезду излучать от ее северного и южного полюсов сильные радиоволны и радиоактивные частицы.

Эти частицы могут включать в себя различные излучения, в том числе и видимый свет.

Графическая модель пульсара

Пульсары, которые излучают мощные гамма-лучи, известны как пульсары гамма-лучей. Если нейтронная звезда располагается своим полюсом к Земле, то мы можем видеть радиоволны каждый раз, как только один из полюсов попадает в наш ракурс. Этот эффект очень похож на эффект маяка.

Неподвижному наблюдателю кажется, что свет вращающегося маяка постоянно мигает, то пропадая, то появляясь опять. Таким же образом нам кажется, что пульсар мигает, когда он вращается своими полюсами относительно Земли.

Разные пульсары издают импульсы разной скорости, в зависимости от размера и массы нейтронной звезды. Иногда пульсар может иметь спутника. В некоторых случаях он может притягивать своего спутника, что заставляет вращаться его еще быстрее.

Самые быстрые пульсары могут издавать более ста импульсов в секунду.

Нейтронные звезды

Образование пульсара происходит, когда погибает массивная звезда, исчерпавшая свои запасы топлива. Происходит большой взрыв, известный как сверхновая звезда – самое мощное и наиболее яркое событие во Вселенной.

Без противодействующей балансирующей силы ядерного синтеза, притяжение начинает стягивать звездные массы внутрь пока они не становятся очень сильно сжатыми.

В пульсаре гравитация уплотняет их пока не образуется объект, состоящий в основном из нейтронов, упакованных настолько плотно, что они больше не могут существовать как обычное вещество.

Схема строения нейтронной звезды

Физик Чандрасекар Субрахманьян предположил, что если масса ядра разрушенной звезды в 1,4 раза больше массы самой звезды, протоны и электроны будут объединяться в нейтроны в нейтронной звезде. Это число известно сегодня как предел Чандрасекара. Если этот предел не достигается в результате разрушения ядра, тогда образуется белый карлик.

Если этот лимит значительно превышен, то в результате может возникнуть черная дыра. Разрушающаяся звезда начинает вращаться более быстро, что известно, как сохранение количества движения при вращении. Этот процесс похож на фигуристов, старающихся тесно сжать руки, чтобы вращаться еще быстрее.

В результате остается быстро вращающийся шар плотно упакованных нейтронов внутри железной оболочки. Чрезвычайные силы тяжести делают эту оболочку очень гладкой и блестящей. В результате нейтронная звезда имеет лишь около 30-35 км в диаметре, содержа при этом большую часть массы первоначальной звезды с которой она была сформирована.

Материя этой нейтронной звезды упакована так плотно, что кусок этой звезды размером с кусочек сахара будет весить более 100 млн. тонн на Земле.

Открытие пульсаров и нейтронных звезд

Читайте также:  Самое прекрасное созвездие — орион - все о космосе

Новые пульсары обнаруживают даже сегодня с помощью больших радиотелескопов. Самый большой радиотелескоп в мире находится в Аресибо, в Пуэрто-Рико. Он был одним из ключевых инструментов в поиске пульсаров. Несколько новых пульсаров были обнаружены за последние несколько лет. Пульсар есть внутри знаменитой Крабовидной туманности (M1). Самый быстрый пульсар PSR1937 +21 имеет период импульсов 1,56 мс или 640 раз в секунду. Самым сильным пульсаром является PSR 0329 +54 с очень медленным импульсом всего лишь в 0,715 секунд. Недавно были обнаружены такие пульсары как PSR 1257 +12. Ученые полагают, что вокруг них вращаются планеты.

Источник: http://rjevsky.com/Post?ps=26505

Что такое пульсары и как они образовались?

Пульсар

Пульсар — это маленькая вращающаяся звезда, этакий космический дервиш. 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.<\p>

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.

Нейронная 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 нейронные звезды?

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.

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

Когда возникли нейронные звезды?

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 радиоволнового излучения. В космосе есть много источников радиоволн.

Например, молекулы воды и аммония, дрейфующие в межзвездном пространстве, излучают радиоволны. Эти волны улавливаются тарелочными антеннами радиотелескопов.

Новый источник радиоволн, однако, не был похож на другие. Студентка – старшекурсница Джослин Белл изучала радиоволны, зарегистрированные самописцами радиотелескопа. Она обратила внимание на регулярно повторяющиеся вспышки электромагнитного излучения, которые поступали на антенну телескопа с интервалом в 1,33733 секунды.

Когда новость об открытии Белл стала достоянием широкой публики, то некоторые ученые решили, что Белл приняла послание чужой цивилизации. Несколько месяцев спустя был зарегистрирован другой источник пульсирующего радиоизлучения.

Ученые оставили мысль об их искусственном происхождении. Было решено, что эти источники — сверхплотные звезды. Их назвали пульсарами из – за пульсирующего характера излучения. Пульсары оказались теми самыми нейтронными звездами, за которыми ученые уже давно охотились.

 С тех пор были открыты сотни подобных звезд.

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

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.

Источник: https://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/chto-takoe-pulsary-i-kak-oni-obrazovalis/

Навигация в космосе при помощи пульсаров

Космос и возможность космических путешествий, на мой взгляд, одна из самых интересных и захватывающих тем. Я уже писал про начало разработки варп-двигателя, а теперь хочу коснуться близкой темы — навигации в космосе. А точнее, рассказать про исследование, которое позволит в будущем использовать для навигации в космосе излучение от пульсаров.

Пульсар — это вращающаяся нейтронная звёзда с очень сильным магнитным полем, которая испускает электромагнитное излучение.

Схематическое изображение пульсара. Сфера в центре — нейтронная звезда, кривые линии изображают магнитное поле, а конусы — зону излучения. Источник изображения: commons.wikimedia.

org

Нейтронная звезда — это последний этап эволюции звезды, масса которой больше предела Чандрасекара (около 1,44 массы Солнца), поэтому такая звезда не может существовать как белый карлик, но при этом её масса недостаточно велика, чтобы сколлапсировать в чёрную дыру.

Нейтронными эти звёзды называются, потому что они состоят в основном из нейтронов и поэтому имеют плотность выше, чем у атомного ядра.

Обычно нейтронные звёзды имеют небольшой радиус, около 10 км, и очень высокую скорость вращения вокруг своей оси, один оборот за 10−10–10−21 секунды.

Причиной электромагнитного излучения пульсаров (один из видов нейтронных звёзд) является их очень сильное магнитное поле в 1012–1013 Гауссов (у Земли, например, около 0,25–0,65 Гс).

Крабовидная туманность. Это изображение получено путём совмещения данных оптического диапазона (красный) с телескопа Хаббл и рентгеновских изображений с телескопа Чандра (синий). Источник изображения: commons.wikimedia.org

Для чего нужна навигация в космосе

На текущий момент для определения местонахождения в космическом пространстве космических зондов, то есть для навигации в космосе, используется способ, основанный на измерении разницы между временем, которое требуется, чтобы радиосигнал от космического зонда добрался до нескольких антенн, расположенных в разных точках Земли.

Этот способ имеет ограничение в точности, и чем дальше находится зонд, тем больше неточность. Например, для Вояджера-1, который сейчас находится на расстоянии около 19 млрд. км от Земли, эта неточность составляет несколько сотен километров.

Фотография космического зонда Вояджер-1, сделанная NASA. Источник изображения: commons.wikimedia.org

Но даже и на более близких дистанциях, например, для зондов, используемых для исследования Марса, этот метод даёт погрешность около 10 км.

Думаю, всем понятно, насколько это может быть неудобно, особенно если вы оказывались в незнакомом районе города без смартфона с GPS и не могли найти нужный адрес.

Космический GPS

Поэтому меня очень порадовала новость о германских ученых, которые разрабатывают технологию для навигации в любой точке космоса при помощи излучения пульсаров.

Пульсары испускают излучение с очень постоянной и очень легко рассчитываемой по формуле частотой. Измерив разницу между расчётным временем приёма пульсации излучения и временем, измеренным непосредственно космическим кораблём, можно легко определить положение корабля в пространстве. Погрешность позиционирования при этом составляет не более 5 км.

Сама технология очень похожа на систему навигации, используемую на Земле, — GPS. Но GPS работает только на Земле, а не за её пределами.

К сожалению, начать использовать эту технологию сегодня не получится, потому что телескопы для приёма излучения от пульсирующих нейтронных звёзд на текущий момент имеют слишком большой размер и массу.

С другой стороны, по прогнозу учёных через 15-20 лет технология производства телескопов для приёма электромагнитного излучения от пульсаров достигнет необходимого уровня миниатюризации и станет возможным производство модулей для «космического GPS».

Это станет очень полезным устройством для исследования нашей Солнечной системы, особенно для пилотируемых миссий на Марс, которые планируются в 2020‑х годах.

Интересно, когда в интернете можно будет скачать карты нашей галактики для навигатора?

Источник изображения: commons.wikimedia.org

Источник: http://ixrevo.me/space-navigation/

Пульсары

Пульсар в представлении художника

Пульсаром астрономы называют источник импульсного радиоизлучения. Это означает, что телескопами улавливаются периодичные всплески (импульсы) радиоизлучения.

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.

Читайте также:  Слабая и разряженная атмосфера меркурия - все о космосе

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.

По этой причине первый радиопульсар получил название Little Green Men («Маленькие зеленые люди») – сокращенно LGM-1. 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. 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.

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.

Обозначения

В названии пульсаров зашифрована информация о них. Обозначение PSR XYYYYZZZ несет в себе следующую информацию:

  • PSR – префикс, который есть сокращением от английского слова pulsar;
  • X – означает эпоху каталога. Здесь может быть указаны два варианта: B – если каталог 1950-го года и J – если 2000-го года. Отсутствие данного указателя почти всегда означает каталог 1950-го года;
  • YYYY – означает прямое восхождение пульсара. Простыми словами, прямое восхождение астрономического тела – одна из координат второй экваториальной небесной системы координат. Здесь измеряется в часах (первые две цифры) и минутах (остальные цифры);
  • ZZZ(Z) – вторая координата экваториальной системы. Также измеряется в часах и, зачастую, в минутах. Перед данной координатой может стоять + или — , в зависимости от полушария, северное или южное – соответственно. Прямое восхождение и склонение помогают определить положение тела на небосводе.

Так открытый в 1967-м году первый пульсар сегодня имеет название PSR B1919+21, первый двойной пульсар (система пульсар-звезда) — PSR B1913+16, а первый дважды двойной (два пульсара) — PSR J0737−3039.

Основные характеристики

Кроме координат, пульсары различают по их характеристикам:

  • Период вращения. Распределение пульсаров по периоду дает максимум в области 0,6 секунд. То есть большинство пульсаров, называемые «нормальными», имеют такой период вращения. Также имеется еще один выраженный максимум, в несколько раз меньше наибольшего, и он расположен в области 4 мс, потому пульсары такого типа называются «миллисекундными».

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.

by HyperComments

Источник: http://SpaceGid.com/radiopulsaryi.html

Европейские астрономы нашли самый яркий пульсар во Вселенной

На картинке показан график, отражающий период вращения пульсара ESA

Ученые из Европейского космического агентства обнаружили самый яркий и самый далекий пульсар из известных на сегодняшний день.

Он представляет собой ультраяркий рентгеновский источник, и его светимость сильно превосходит предел Эддингтона.

Ранее астрофизики предполагали, что ультраяркие рентгеновские источники представляют собой черные дыры, которые поглощают окружающее вещество, однако открытие исследователей позволяет предположить, что они также могут быть и пульсарами. Работа опубликована в журнале Science.

Ультраяркие рентгеновские источники (ULX) были открыты в конце 1990х годов. Эти объекты имеют рентгеновские светимости 1039—1041 эрг в секунду, и исследователи до сих пор не могут до конца объяснить их природу.

В наиболее популярных моделях феномена ULX рассматривается либо аккреция вещества на черные дыры промежуточных масс (1000-10000 масс Солнца, о них можно прочитать в нашем материале), либо на черные дыры звездных масс (около 10 масс Солнца) в сверхэддингтоновском режиме.

Оба этих сценария требуют наличия массивного компаньона на тесной орбите.

Однако авторы новой работы в ходе наблюдений обнаружили ультраяркий рентгеновский источник NGC 5907 X-1, который оказался пульсаром. Пульсары представляют собой быстро вращающиеся нейтронные звезды, испускающие мощные и строго периодические импульсы электромагнитного излучения.

Наблюдения, которые много лет велись с помощью телескопа XMM-Newton, показали, что яркость небесного тела в рентгеновском диапазоне в десять раз превосходит яркость предыдущего рекордсмена, пульсара M87 X-2.

За одну секунду NGC 5907 X-1 излучает столько же энергии, сколько наше Солнце за 3,5 года (до (2,2±0,3)х1041 эрг в секунду).

Кроме того, новый пульсар также оказался и самым далеким из известных: его свет шел до Земли примерно 50 миллионов лет. Ученые также заметили, что он меняет свою скорость вращения: в 2003 году период вращения составлял 1,43 секунды, а в 2014 году — 1,13 секунд. Аналогичное относительное ускорение вращения Земли сократило бы день на нашей планете на пять часов.

По словам ученых, светимость объекта в рентгеновском диапазоне примерно в тысячу раз превышает предел Эддингтона.

Современные астрофизические модели не могут объяснить, с чем это связано, однако авторы работы предполагают, что нейтронная звезда может иметь сильное многополюсное магнитное поле.

Для того, чтобы выяснить, почему пульсар излучает столько энергии, понадобятся дополнительные исследования.

Большая часть известных пульсаров находится внутри нашей Галактики. Только в 2015 году ученые нашли первый гамма-пульсар, которых лежит за пределами Млечного пути на окраине туманности Тарантул в Большом Магеллановом Облаке. Открытие было сделано с помощью телескопа Fermi, который помог увеличить число известных на тот момент гамма-пульсаров с семи до 160.

Кристина Уласович

Источник: https://nplus1.ru/news/2017/02/22/the-brightest-pulsar

Ссылка на основную публикацию