Kdy byl objeven první pulsar? Neutronová hvězda. Podívejte se, co je "pulsar" v jiných slovnících

Pulsary jsou kosmické zdroje radiového, optického, rentgenového a/nebo gama záření, které přicházejí na Zemi ve formě periodických záblesků (pulsů).

Pulsar je malá rotující hvězda. Na povrchu hvězdy je úsek, který vysílá úzký paprsek rádiových vln do vesmíru. Naše radioteleskopy přijímají toto záření, když je zdroj otočen směrem k Zemi. Hvězda se otáčí a tok záření se zastaví. Další revoluce hvězdy - a my opět dostáváme její rádiovou zprávu.

Funguje také maják s otočnou lucernou. Z dálky vnímáme její světlo jako pulzující. Totéž se děje s pulsarem. Jeho záření vnímáme jako zdroj radiového vlnění pulzujícího s určitou frekvencí. Pulsary patří do rodiny neutronových hvězd. Neutronová hvězda je hvězda, která zůstane po kataklyzmatické explozi obří hvězdy.

Pulsar je neutronová hvězda

Průměrná hvězda, jako je Slunce, je milionkrát větší než planeta jako Země. Obří hvězdy 10 nebo někdy 1000krát napříč více slunce. Neutronová hvězda je obří hvězda stlačená na velikost velkoměsto. Tato okolnost činí chování neutronové hvězdy velmi zvláštním. Každá taková hvězda se hmotností rovná obří hvězdě, ale tato hmota je stlačena do extrémně malého objemu. Jedna čajová lžička hmoty neutronových hvězd váží miliardu tun.

Pulsar je vidět ve středu galaxie M82 (růžový)

Prozkoumat pulsary a neutronové hvězdy Vesmír: popis a charakteristiky s fotografií a videem, struktura, rotace, hustota, složení, hmotnost, teplota, hledání.

Pulsary

Pulsary jsou kulovité kompaktní objekty, jejichž rozměry nepřesahují hranice velkoměsto. Překvapivě s takovým objemem předčí ten solární v masivnosti. Používají se ke studiu extrémních stavů hmoty, detekci planet mimo naši soustavu a měření kosmických vzdáleností. Kromě toho pomohli najít gravitační vlny, které indikují energetické události, jako jsou supermasivní srážky. Poprvé objeven v roce 1967.

Co je to pulsar?

Podíváte-li se na pulsar na obloze, vypadá jako obyčejná blikající hvězda, která sleduje určitý rytmus. Ve skutečnosti jejich světlo nebliká ani nepulsuje a nejeví se jako hvězdy.

Pulsar produkuje dva trvalé úzké paprsky světla v opačných směrech. Efekt blikání vzniká díky tomu, že se otáčejí (princip majáku). V tomto okamžiku paprsek dopadne na Zemi a poté se znovu otočí. Proč se tohle děje? Faktem je, že světelný paprsek pulsaru se obvykle neshoduje s jeho osou otáčení.

Pokud je mrkání vytvářeno rotací, pak rychlost pulsů odráží rychlost, kterou se pulsar otáčí. Celkem bylo nalezeno 2000 pulsarů, z nichž většina vykoná jednu otáčku za sekundu. Existuje ale asi 200 objektů, které zvládnou udělat sto otáček za stejnou dobu. Ty nejrychlejší se nazývají milisekundy, protože jejich počet otáček za sekundu se rovná 700.

Pulsary nelze považovat za hvězdy, alespoň „živé“. Jsou to spíše neutronové hvězdy, které vznikají poté, co hmotné hvězdě dojde palivo a zkolabuje. V důsledku toho vznikne silná exploze – supernova a zbývající hustý materiál se přemění na neutronovou hvězdu.

Průměr pulsarů ve vesmíru dosahuje 20-24 km a hmotnost je dvakrát větší než hmotnost Slunce. Pro představu, kus takového předmětu o velikosti kostky cukru by vážil 1 miliardu tun. To znamená, že se vám do ruky vloží něco, co váží Everest! Pravda, existuje ještě hustší objekt – černá díra. Nejhmotnější dosahuje 2,04 hmotnosti Slunce.

Pulsary mají silné magnetické pole, která je 100 milionů až 1 kvadrilionkrát silnější než Země. Aby neutronová hvězda začala vydávat světlo jako pulsar, musí mít správný poměr síly magnetického pole a rychlosti otáčení. Stává se, že paprsek rádiových vln nemusí projít zorným polem pozemského dalekohledu a zůstane neviditelný.

rádiové pulsary

Astrofyzik Anton Biryukov o fyzice neutronových hvězd, zpomalení rotace a objevu gravitačních vln:

Proč pulsary rotují?

Pomalost pulsaru je jedna otáčka za sekundu. Nejrychlejší zrychlují na stovky otáček za sekundu a nazývají se milisekundy. Rotační proces nastává, protože hvězdy, ze kterých vznikly, také rotovaly. Ale abyste se dostali na tuto rychlost, potřebujete další zdroj.

Vědci se domnívají, že milisekundové pulsary vznikly krádeží energie od souseda. Můžete si všimnout přítomnosti cizí hmoty, která zvyšuje rychlost otáčení. A to není dobré pro postiženého společníka, kterého jednoho dne může pulsar zcela pohltit. Takové systémy se nazývají černé vdovy (podle nebezpečného druhu pavouka).

Pulsary jsou schopny vyzařovat světlo v několika vlnových délkách (od rádia po gama záření). Ale jak to dělají? Vědci zatím nenašli definitivní odpověď. Předpokládá se, že za každou vlnovou délku je zodpovědný samostatný mechanismus. Beacon-like paprsky jsou tvořeny rádiovými vlnami. Jsou jasné a úzké a připomínají koherentní světlo, kde částice tvoří soustředěný paprsek.

Čím rychlejší rotace, tím slabší magnetické pole. Rychlost rotace jim ale stačí k tomu, aby vyzařovaly stejně jasné paprsky jako ty pomalé.

Během rotace magnetické pole vytváří elektrické pole, které je schopno uvést nabité částice do mobilního stavu ( elektřina). Oblast nad povrchem, kde dominuje magnetické pole, se nazývá magnetosféra. Zde jsou nabité částice urychlovány na neuvěřitelně vysoké rychlosti díky silnému elektrické pole. Při každém zrychlení vyzařují světlo. Zobrazuje se v optickém a rentgenovém rozsahu.

A co gama paprsky? Výzkum naznačuje, že jejich zdroj je třeba hledat jinde v blízkosti pulsaru. A budou připomínat ventilátor.

Hledejte pulsary

Radioteleskopy zůstávají hlavní metodou pro hledání pulsarů ve vesmíru. Oproti jiným objektům jsou malé a slabé, takže musíte skenovat celou oblohu a postupně tyto objekty padají do objektivu. Většina z nich byla nalezena pomocí observatoře Parkes v Austrálii. Řada nových dat bude k dispozici ze čtvercového kilometru anténního pole (SKA), který byl spuštěn v roce 2018.

V roce 2008 byl vypuštěn dalekohled GLAST, který našel 2050 gama pulsarů, z nichž 93 bylo milisekundových. Tento dalekohled je neuvěřitelně užitečný, protože snímá celou oblohu, zatímco jiné zvýrazňují pouze malé oblasti podél roviny.

Nalezení různých vlnových délek může být problematické. Faktem je, že rádiové vlny jsou neuvěřitelně silné, ale nemusí jednoduše spadnout do čočky dalekohledu. Ale gama paprsky se šíří po většině oblohy, ale mají nižší jas.

Vědci nyní vědí o existenci 2300 pulsarů nalezených prostřednictvím rádiových vln a 160 prostřednictvím gama záření. Existuje také 240 milisekundových pulsarů, z nichž 60 produkuje gama záření.

Použití pulsarů

Pulsary nejsou jen úžasné vesmírné objekty, ale také užitečné nástroje. Vyzařované světlo může hodně napovědět o vnitřních procesech. To znamená, že výzkumníci jsou schopni porozumět fyzice neutronových hvězd. V těchto objektech je tlak tak vysoký, že chování hmoty je odlišné od obvyklého. Podivná náplň neutronových hvězd se nazývá „jaderná pasta“.

Pulsary přinášejí mnoho výhod díky přesnosti jejich pulzů. Vědci znají konkrétní objekty a vnímají je jako kosmické hodiny. Tak se začaly objevovat spekulace o přítomnosti dalších planet. Ve skutečnosti první nalezená exoplaneta obíhala kolem pulsaru.

Nezapomeňte, že pulsary se během „blikání“ dále pohybují, což znamená, že je můžete použít k měření kosmických vzdáleností. Byli také zapojeni do testování Einsteinovy teorie relativity, jako jsou momenty s gravitací. Ale pravidelnost pulsace může být narušena gravitačními vlnami. To bylo zaznamenáno v únoru 2016.

Pulsarové hřbitovy

Postupně se všechny pulsary zpomalují. Záření je poháněno magnetickým polem vytvořeným rotací. V důsledku toho také ztrácí svou sílu a přestává vysílat paprsky. Vědci odvodili speciální linii, kde stále můžete najít gama záření před rádiovými vlnami. Jakmile pulsar klesne níže, je odepsán na hřbitově pulsarů.

Pokud vznikl pulsar ze zbytků supernovy, pak má obrovskou energetickou rezervu a vysoká rychlost otáčení. Mezi příklady patří mladý objekt PSR B0531+21. V této fázi může zůstat několik set tisíc let, poté začne ztrácet rychlost. Pulsary středního věku tvoří většinu populace a produkují pouze rádiové vlny.

Pulsar však může prodloužit svůj život, pokud je poblíž společník. Poté vytáhne svůj materiál a zvýší rychlost otáčení. Takové změny mohou nastat kdykoli, takže pulsar je schopen oživit. Takový kontakt se nazývá nízkohmotný rentgenový binární systém. Nejstarší pulsary jsou milisekundové. Některé jsou staré miliardy let.

neutronové hvězdy

neutronové hvězdy- spíše záhadné objekty přesahující hmotnost Slunce 1,4krát. Rodí se po explozi dalších velké hvězdy. Pojďme se s těmito formacemi seznámit blíže.

Když vybuchne hvězda, 4-8krát hmotnější než Slunce, zůstane jádro s vysokou hustotou, které se dále hroutí. Gravitace tlačí na materiál tak silně, že způsobí, že se protony a elektrony spojí a objeví se jako neutrony. Tak se rodí neutronová hvězda s vysokou hustotou.

Tyto masivní objekty jsou schopny dosáhnout průměru pouhých 20 km. Chcete-li si udělat představu o hustotě, pouhá jedna lžíce materiálu neutronové hvězdy by vážila miliardu tun. Gravitace na takovém objektu je 2 miliardkrát silnější než na Zemi a výkon je dostatečný pro gravitační čočku, což umožňuje vědcům vidět zadní stranu hvězdy.

Šok z exploze zanechá impuls, který způsobí rotaci neutronové hvězdy, dosahující několika otáček za sekundu. I když dokážou zrychlit až 43 000krát za minutu.

Hraniční vrstvy v blízkosti kompaktních objektů

Astrofyzik Valery Suleimanov o původu akrečních disků, hvězdného větru a hmoty kolem neutronových hvězd:

Vnitřek neutronových hvězd

Astrofyzik Sergej Popov o extrémních stavech hmoty, složení neutronových hvězd a způsobech studia hloubek:

Když je neutronová hvězda součástí binárního systému, kde explodovala supernova, snímek vypadá ještě působivěji. Pokud byla hmota druhé hvězdy nižší než hmota Slunce, pak stáhne hmotu společníka do „okvětního lístku Roche“. Jedná se o sférický oblak hmoty, který rotuje kolem neutronové hvězdy. Pokud byl satelit 10krát větší než hmotnost Slunce, pak je přenos hmoty také upraven, ale není tak stabilní. Materiál proudí podél magnetických pólů, zahřívá se a vznikají rentgenové pulsace.

Do roku 2010 bylo pomocí rádiové detekce nalezeno 1800 pulsarů a 70 prostřednictvím gama záření. Některé exempláře si dokonce všimli planet.

Typy neutronových hvězd

U některých zástupců neutronových hvězd proudí výtrysky materiálu téměř rychlostí světla. Když kolem nás proletí, blikají jako maják. Kvůli tomu se jim říká pulsary.

Když rentgenové pulsary odebírají materiál od masivnějších sousedů, kontaktuje magnetické pole a vytváří silné paprsky pozorované v rádiovém, rentgenovém, gama a optickém spektru. Vzhledem k tomu, že zdroj je umístěn ve společníkovi, nazývají se akreční pulsary.

Rotující pulsary na obloze sledují rotaci hvězd, protože vysokoenergetické elektrony interagují s magnetickým polem pulsaru nad póly. Jak se hmota uvnitř magnetosféry pulsaru zrychluje, způsobuje to, že produkuje gama záření. Návrat energie zpomaluje rotaci.

Magnetická pole magnetarů jsou 1000krát silnější než pole neutronových hvězd. Kvůli čemu je hvězda nucena rotovat mnohem déle.

Evoluce neutronových hvězd

Astrofyzik Sergej Popov o zrodu, emisi a diverzitě neutronových hvězd:

Rázové vlny v blízkosti kompaktních objektů

Astrofyzik Valery Suleimanov neutronové hvězdy, gravitace zapnutá kosmické lodě a Newtonova limita:

kompaktní hvězdy

Astrofyzik Alexander Potekhin o bílých trpaslících, paradoxu hustoty a neutronových hvězdách:

je kosmický zdroj radiového, optického, rentgenového, gama záření přicházejícího na Zemi ve formě periodických záblesků (pulsů). (Wikipedie).

Koncem šedesátých let minulého století, respektive v červnu 1967, Jocelyn Bell, postgraduální studentka E. Hewish, objevila pomocí meridiánového radioteleskopu instalovaného na Mullardově radioastronomické observatoři University of Cambridge první zdroj pulsů. záření, později nazývané pulsar.

V únoru 1968 tisk zveřejnil zprávu o objevu mimozemských rádiových zdrojů, vyznačujících se rychle proměnlivou, vysoce stabilní frekvencí neznámého původu. Tato událost vyvolala ve vědecké komunitě senzaci. Do konce roku 1968 bylo světovými observatořemi objeveno dalších 58 podobných objektů. Po pečlivém prostudování jejich vlastností astrofyzici dospěli k závěru, že pulsar není nic jiného než neutronová hvězda, která po stejné době, kdy se objekt otáčí a spadne do pole, vysílá úzce směrovaný proud rádiové emise (impuls). z pohledu vnějšího pozorovatele.

neutronové hvězdy - jedná se o jeden z nejzáhadnějších objektů ve vesmíru, pozorně zkoumaný astrofyziky celé planety. V dnešní době se závoj nad povahou zrození a života pulsarů jen mírně pootevřel. Pozorování zaznamenala, že k jejich vzniku dochází po gravitačním kolapsu starých hvězd.

K přeměně protonů a elektronů na neutrony za vzniku neutrin (neutronizace) dochází při nepředstavitelně obrovských hustotách hmoty. Jinými slovy, obyčejná hvězda o hmotnosti asi tří našich Sluncí se zmenšuje na velikost koule o průměru 10 km. Tak vzniká neutronová hvězda, jejíž horní vrstvy jsou „napěchovány“ na hustotu 104 g/cm3 a vrstvy jejího středu na 1014 g/cm3. V tomto stavu je neutronová hvězda jako atomové jádro nepředstavitelně obrovská velikost a teplota sto milionů stupňů Kelvina. Předpokládá se, že nejhustší hmota ve vesmíru je uvnitř neutronových hvězd.

Kromě neutronů obsahují centrální oblasti supertěžké elementární částice jsou hyperony. V podmínkách jsou extrémně nestabilní. Podivné jevy, které se občas vyskytují – „hvězdná otřesy“, ke kterým dochází v kůře pulsarů, jsou velmi podobné těm na Zemi.

Po objevu neutronové hvězdy byly výsledky pozorování nějakou dobu skryty, protože byla předložena verze jejího umělého původu. V souvislosti s touto hypotézou byl první pulsar nazván LGM-1 (zkratka pro Little Green Men - „zelení muži“). Následná pozorování však nepotvrdila přítomnost „dopplerovského“ frekvenčního posunu, který je charakteristický pro zdroje, které obíhají kolem hvězdy.

Během pozorování astrofyziků bylo zjištěno, že binární systém skládající se z neutronové hvězdy a Černá díra, může být indikátorem dalších dimenzí našeho prostoru.

S objevem pulsarů se nezdá jako bláznivý nápad, že nebe je plné diamantových hvězd. Krásné poetické přirovnání je nyní realitou. Nedávno vědci poblíž pulsaru PSR J1719-1438 objevili planetu, která je obrovským diamantovým krystalem. Jeho hmotnost je podobná hmotnosti a průměr je pětkrát větší než Země.

Jak dlouho pulsary žijí?

Až donedávna se věřilo, že nejkratší perioda pulsaru je 0,333 s. V souhvězdí Vulpecula v roce 1982 zaznamenala observatoř Arecib (Portoriko) pulsar s periodou 1,558 milisekund! Nachází se ve vzdálenosti více než osm tisíc světelných let od Země. Pulsar, obklopený zbytky horké mlhoviny, vznikl po výbuchu asi před 7500 lety. Posledním okamžikem života jedné z explodovaných starých hvězd bylo zrození supernovy, která bude existovat dalších 300 milionů let.

Od objevu prvních neutronových hvězd uplynulo více než čtyřicet let. Dnes se ví, že jsou zdroji pravidelných pulsů rentgenového a rádiového záření, a přesto zůstává varianta, že pulsary mohou zcela reálně sloužit jako nebeské rádiové majáky používané mimozemskými civilizacemi z jiných galaxií při pohybu ve vesmíru.

Pokud najdete chybu, zvýrazněte část textu a klikněte Ctrl+Enter.

Bylo to příliš neobvyklé. Jeho hlavním rysem, pro který dostal své jméno, jsou periodické výbuchy záření s přesně definovanou periodou. Jakýsi rádiový maják ve vesmíru. Zpočátku se předpokládalo, že se jedná o pulzující hvězdu, která mění svou velikost - takové jsou již dlouho známy. A objevila to Jocelyn Bellová, postgraduální studentka na University of Cambridge, pomocí radioteleskopu.
Zajímavostí je, že první pulsar dostal název LGM-1, což v angličtině znamená „malí zelení mužíci“. Postupně se ale ukázalo, že pulsary jsou přírodní objekty našeho Vesmíru a bylo jich objeveno už poměrně hodně – pod dva tisíce. Nejbližší k nám je ve vzdálenosti 390 světelných let.

Co je tedy pulsar? Je to velmi malá, ale velmi hustá neutronová hvězda. Takové hvězdy vznikají po výbuchu hvězdy – obra, mnohem většího než naše Slunce – trpaslíka. V důsledku ukončení termonukleární reakce hmota hvězdy je stlačena do velmi hustého objektu - tomu se říká kolaps a při tom se elektrony - negativní částice, vtlačí do jader a spojí se s protony - pozitivními částicemi. Nakonec se ukáže, že celá hmota hvězdy je složena pouze z neutronů, což dává obrovskou hustotu - neutrony nemají žádný náboj a mohou být umístěny velmi blízko, téměř nad sebou.

Takže veškerá hmota obrovské hvězdy se vejde do jedné neutronové hvězdy, která má rozměry jen několik kilometrů. Jeho hustota je taková, že lžička hmoty této hvězdy váží miliardu tun.

První pulsar, který objevila Jocelyn Bell, vyslal do vesmíru elektromagnetické výbuchy s frekvencí 1,33733 sekundy. Jiné pulsary mají různé periody, ale frekvence jejich vyzařování zůstává konstantní, i když může ležet v různých rozsazích – od rádiových vln až po rentgenové záření. Proč se tohle děje?

Faktem je, že neutronová hvězda o velikosti města rotuje velmi rychle. Dokáže udělat tisíc otáček kolem své osy za jednu sekundu. Má také velmi silné magnetické pole. Protony a elektrony se pohybují po silových polích tohoto pole a v blízkosti pólů, kde je magnetické pole obzvláště silné a kde tyto částice dosahují velmi vysokých rychlostí, vydávají energetická kvanta v různém rozsahu. Ukázalo se, že jako přirozený synchrofasotron - urychlovač částic, pouze v přírodě. Tak vznikají na povrchu hvězdy dvě oblasti, ze kterých vychází velmi silné záření.

Položte baterku na stůl a začněte s ní točit. Spolu s ním rotuje paprsek světla a osvětluje vše v kruhu. Takže rotující pulsar vysílá své záření s periodou své rotace a je v něm velmi rychlý. Když je Země v dráze paprsku, vidíme výbuch rádiové emise. Navíc tento paprsek pochází z místa na hvězdě, jejíž velikost je pouhých 250 metrů! To je síla, pokud dokážeme detekovat signál stovky a tisíce světelných let daleko! Magnetické póly a osa rotace pulsaru se neshodují, takže emitující skvrny rotují a nestojí na místě.

Když byl v červnu 1967 objeven první pulsar, byl brán vážně jako umělý vesmírný objekt. Bylo to příliš neobvyklé. Jeho hlavním rysem, pro který dostal své jméno, jsou periodické výbuchy záření s přesně definovanou periodou. Jakýsi rádiový maják ve vesmíru. Zpočátku se předpokládalo, že se jedná o pulzující hvězdu, která mění svou velikost - takové jsou již dlouho známy. A objevila to Jocelyn Bellová, postgraduální studentka na University of Cambridge, pomocí radioteleskopu.

Zajímavostí je, že první pulsar dostal název LGM-1, což v angličtině znamená „malí zelení mužíci“. Postupně se ale ukázalo, že pulsary jsou přírodní objekty našeho Vesmíru a bylo jich objeveno už poměrně hodně – pod dva tisíce. Nejbližší k nám je ve vzdálenosti 390 světelných let.

Co je tedy pulsar? Je to velmi malá, ale velmi hustá neutronová hvězda. Takové hvězdy vznikají po výbuchu hvězdy – obra, mnohem většího než naše Slunce – trpaslíka. V důsledku ukončení termonukleární reakce je hmota hvězdy stlačena do velmi hustého tělesa - nazývá se to kolaps, při kterém jsou elektrony - negativní částice, vtlačeny do jader a spojují se s protony - pozitivními částicemi. . Nakonec se ukáže, že celá hmota hvězdy je složena pouze z neutronů, což dává obrovskou hustotu - neutrony nemají žádný náboj a mohou být umístěny velmi blízko, téměř nad sebou.

Takže veškerá hmota obrovské hvězdy se vejde do jedné neutronové hvězdy, která má rozměry jen několik kilometrů. Jeho hustota je taková, že lžička hmoty této hvězdy váží miliardu tun.

První pulsar, který objevila Jocelyn Bell, vyslal do vesmíru elektromagnetické výbuchy s frekvencí 1,33733 sekundy. Jiné pulsary mají různé periody, ale frekvence jejich emise zůstává konstantní, i když může ležet v různých rozsazích – od rádiových vln po rentgenové záření. Proč se tohle děje?

Ani pulsar nevidíte dalekohledem. Můžete odhalit mlhovinu, která ji obklopuje - zbytky plynu z explodované hvězdy, která dala vzniknout pulsaru. Tuto mlhovinu osvětluje samotný pulsar, nikoli však běžné světlo. Záře je způsobena pohybem protonů a elektronů rychlostí blízkou rychlosti světla. Samotný pulsar je viditelný pouze v rádiovém dosahu. Můžete ji detekovat pouze tím, že na ni namíříte radioteleskop. Přestože nejmladší pulsary mají schopnost vyzařovat v optickém dosahu a pomocí velmi citlivého zařízení to dokázali prokázat, postupem času tato schopnost mizí.

Ve vesmíru již bylo objeveno mnoho neobvyklých objektů, které mají jedinečné, úžasné vlastnosti. Jsou to černé díry, pulzující hvězdy a černé díry... Pulsary, a zejména neutronové hvězdy, patří k těm nejneobvyklejším. Jevy, které se na nich vyskytují, nelze v laboratoři reprodukovat, takže všechny nejzajímavější objevy s nimi související teprve přijdou.