Пульсары

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.

Методы обнаружения экзопланет

Доплеровская спектроскопия

Метод Доплера, также известный как доплеровская спектроскопия, является наиболее успешным методом обнаружения экзопланет. Он измеряет колебания звезды из-за гравитационных эффектов орбитальных планет.

Было бы неверно утверждать, что планеты вращаются вокруг звезд, на самом деле эти объекты вращаются вокруг своего общего центра масс. Из-за того, что звезды гораздо массивнее планет, общий центр масс находится к ним очень близко, и звезда имеет лишь небольшую, круговую или эллиптическую орбиту.

Колебания звезды могут быть обнаружены благодаря смещению ее спектра. Когда звезда движется к Земле, ее свет смещается в сторону синей части спектра (синее смещение), а когда звезда движется от Земли, ее свет отклоняется к красной части спектра (красное смещение). Это называется эффектом Доплера.

Эффект Доплера

Наблюдая за этими сдвигами в течение определенного периода времени, может появиться регулярный паттерн, сигнализирующий, что планета или другой объект вращается вокруг звезды.

Стоит отметить, что доплеровская спектроскопия позволяет обнаружить только небольшую часть существующих экзопланет. Например, крупные планеты, расположенные в непосредственной близости от звезды, а также планеты-гиганты.

Транзитный метод

Этот метод обнаруживает далекие экзопланеты за счет измерения затемнения звезды, когда вращающаяся планета проходит между ней и Землей. Прохождение планеты между звездой и Землей называется «транзитом». Если такое затемнение обнаруживается через регулярные интервалы и длится фиксированный промежуток времени, то весьма вероятно, что планета вращается вокруг звезды и проходит перед ней один раз в каждый орбитальный период.

Преимущество этого метода в том, что он дает больше информации о найденных экзопланетах, чем доплеровская спектроскопия. Поскольку размер звезды известен, любое уменьшение яркости может дать достаточно точную оценку размера планеты.

Транзитный метод на примере экзопланеты LHS 3844b

Кроме того, состав атмосферы планеты может быть определен путем анализа света, который поглощается элементами при прохождении через атмосферу. Комбинируя результаты транзитного метода и доплеровской спектроскопии, можно получить оценку размера, массы и состава планет.

Однако есть еще несколько методов, для обнаружения и уточнения характеристик экзопланет. К ним относятся:

• Астрометрический метод
• Метод гравитационного микролинзирования
• Метод прямого наблюдения

Типы экзопланет

Экзопланеты обычно классифицируются по трем характеристикам:

1. Масса
2. Орбита
3. Состав

Классификация по массе

• Планета-гигант — массивная планета; обычно состоит из газов или льда, которые включают такие вещества, как аммиак, метан, вода и т. д.
• Мезопланета — планеты, которые меньше Меркурия, но крупнее Цереры.
• Мини-Нептун — планеты меньше Урана и Нептуна.
• Планемо — объект планетарной массы, который не имеет никакой активности в своем ядре.
• Планетар — коричневые карлики или субкоричневые карлики. Это псевдопланеты.
• Суперземля — больше по массе, чем Земля, но меньше, чем Уран и Нептун.
• Супер-Юпитер — планеты более массивные, чем Юпитер.
• Миниземля — планеты менее массивные, чем Земля.

Классификация по орбите

• Планета с кратной орбитой — планета, вращающаяся вокруг двойных звездных систем.
• Двойная планета — две планеты, вращающиеся вокруг друг друга.
• Эксцентричный Юпитер — массивные планеты, имеющие высоко эксцентричные орбиты.
• Внегалактическая планета — планета, которая находится за пределами Млечного Пути.
• Планета зоны обитаемости (Планета Златовласки) — планета, находящаяся в зоне обитаемости своей звезды.
• Горячий Юпитер — массивный газовый гигант, вращающийся вокруг своей звезды.
• Горячий Нептун — менее массивный газовый гигант, вращающиеся вокруг своей звезды.
• Пульсарная планета — планета, вращающаяся вокруг пульсара.
• Планета-сирота — межзвездные планеты.

Классификация по составу

• Углеродная планета — планета, состоящая преимущественно из твердого аммиака, метана или воды (льда).
• Железная планета — планета ядро которой насыщенно железом с последующим тонким слоем мантии.
• Планета, покрытая лавой — планета, поверхность которой полностью покрыта лавой.
• Планета океана — планета, значительная часть которой состоит из воды.
• Силикатная планета — планета, кора которой состоит из силикатных пород.
• Планеты земной группы — планеты, похожие на Землю, состоящие из камней.

Поскольку у астрономов нет точных данных о составе ядра, коры, мантии, плотности и т.д., то экзопланеты обычно классифицируются как:

1. Газовые гиганты
2. Горячие Юпитеры
3. Суперземли
4. Планеты-сироты
5. Пульсарные планеты
6. Планеты океана
7. Хтонические планеты — бывшие газовые гиганты, у которых осталось горячее твердое ядро в результате улетучивания внешних слоев атмосферы (чаще всего, это планеты, мигрировавшие ближе к своей звезде после ее образования).
8. Экзоземли

Квазары

Что такое пульсары и квазары? Мы уже разобрались с тем, что пульсары являются мощнейшими радиоисточниками, излучение которых сосредотачивается в отдельно взятых импульсах определенной частоты. Квазары также являются одними из интереснейших объектов во всей Вселенной. Они также являются чрезвычайно яркими – превосходят по своей мощности общую силу излучения галактик, которые подобны Млечному Пути. Квазары были обнаружены астрономами как объекты, обладающие большим красным смещением. Согласно одной из распространенных теорий, квазары – это галактики на начальном этапе своего развития, внутри которых находится сверхмассивная черная дыра.

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.

Абсолютная звездная величина и светимость

Для того чтобы была возможность сравнить истинную яркость космических тел, была разработана такая характеристика как абсолютная звездная величина. Согласно ней вычисляется значение видимой звездной величины объекта, если бы этот объект располагался на за 10 парсек (32,62 световых лет) от Земли. В таком случае отсутствуют зависимость от расстояния до наблюдателя при сравнении различных звезд.

Абсолютная звездная величина для космических объектов в Солнечной системе использует иное расстояние от тела к наблюдателю. А именно 1 астрономическую единицу, при этом, в теории, наблюдатель должен находиться в центре Солнца.

Более современной и полезной величиной в астрономии стала «светимость». Эта характеристика определяет полную энергию, которую излучает космическое тело за определенный отрезок времени. Для ее вычисления как раз и служит абсолютная звездная величина.

Спектральная зависимость

Как уже говорилось ранее, звездная величина может быть измерена для различных видов электромагнитного излучения, а потому имеет разные значения для каждого диапазона спектра. Для получения картинки какого-либо космического объекта астрономы могут использовать фотопластинки, которые более чувствительны к высокочастотной части видимого света, и на изображении звезды получаются голубыми. Такая звездная величина называется «фотографической», m_Pv. Чтобы получилось значение близкое к визуальному («фотовизуальное», m_P), фотопластинку покрывают специальной ортохроматической эмульсией и используют желтый светофильтр.

Снимок Солнца через темный светофильтр

Учеными была составлена так называемая фотометрическая система диапазонов, благодаря которой можно определять основные характеристики космических тел, такие как: температура поверхности, степень отражения света (альбедо, не для звезд), степень межзвездного поглощения света и прочие. Для этого производится фотографирование светила в разных спектрах электромагнитного излучения и последующие сравнение результатов. Для фотографии наиболее популярны следующие фильтры: ультрафиолетовый, синий (фотографическая звездная величина) и желтый (близкий к фотовизуальному диапазону).

Фотография с запечатленными энергиями всех диапазонов электромагнитных волн определяет так называемую болометрическую звездную величину (m_b). С ее помощью, зная расстояние и степень межзвездного поглощения, астрономы вычисляют светимость космического тела.

Звездные величины некоторых объектов

• Солнце = −26,7m
• Полная Луна = −12,7m
• Вспышка Иридиума = −9,5 m. Iridium – это система из 66 спутников, которых движутся по орбите Земли и служат для передачи голоса и прочих данных. Периодически поверхность каждого из трех главных аппаратов отсвечивает солнечный свет в сторону Земли, создавая ярчайшую плавную вспышку на небосводе до 10 секунд.

Вспышка Иридиума

• Ярчайший взрыв сверхновой, в 1054-м году, вследствие которого, как считается, образовалась Крабовидная туманность = −6,0 m. Если верить записям китайских и арабских астрономов, сверхновую можно было наблюдать целых 23 дня, даже в дневное время невооруженным глазом.
• Венера во время максимума = −4,4 m
• Земля, для наблюдателя на Солнце = −3,84 m
• Марс во (макс.) = −3,0 m
• Юпитер (макс.) = −2,8 m
• МКС (макс.) = −2 m

Трасса Международной космической станции на фоне созвездия Большой Медведицы

• α Центавра = −0,27 m
• Вега = +0,03 m
• Галактика Андромеды = +3,4 m
• Тусклые звезды, которые еще может уловить человеческий глаз = +6 m — +7 m
• Проксима Центавра = +11,1 m
• Ярчайший квазар = +12,6 m
• Объекты, улавливаемые наземными телескопами (8-миметровыми) = +27 m
• Объекты, улавливаемые космическим телескопом Хаббл = +30 m 

Щитовое оборудование

Автоматы от: 140 руб   Автоматический выключатель ВА-101, 1 полюс, 25А, C, 4, 5 кААртикул — 11056DEK 140 руб Итого: 140 руб

Пластиковые и металлические Класс защиты: IP31 — IP65 Встраиваемые от: 443 руб Бокс ЩРВ-П-4, ЩРВ-П, встраиваемый, IP 41, модулей — 4, пластмасса, цвет — белый, Артикул — 31001DEK 443 руб Итого: 443 руб Навесные от: 446 руб Бокс ЩРН-П-4, ЩРН-П, навесной, IP 41, модулей — 4, пластмасса, цвет — белый, Артикул — 31008DEK 446 руб Итого: 446 руб

Однофазные и трехфазные На DIN-рейку, на монтажную плату Разнообразные интерфейсы Электросчетчики от: 1 315 руб   Электросчетчик однотарифный, однофазный, СЕ101, ном. ток — 5 (60) А, Импульсный выходАртикул — CE101 R5.1 145 M6 1 315 руб Итого: 1 315 руб

Перейти кSchneider Electric Перейти кLegrand Перейти кABB Перейти кEKF Перейти кDekraft Перейти кCHINT Перейти кIEK Перейти кМеркурий Перейти кЭнергомера

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.

Все страньше и страньше

Такая вот необычная история сделала из PSR J1719-1438 b планету. Это самая плотная планета из всех, когда-либо обнаруженных, давление под ее поверхностью превращает углерод в алмаз. Звучит красиво, но для будущих экскурсантов гравитации на планете будет достаточно, чтобы моментально сплющить любого из них. Если, конечно, они выживут после облучения пульсаром.

Вы, наверное, уже несколько раз задали себе интересный вопрос: возможна ли жизнь возле пульсара? Честно говоря, маловероятно.

Никто не любит слово «невозможно», но условия возле пульсара настолько враждебны, что набор молекул, которые мы называем «жизнь», моментально потеряет свой смысл. Даже если бы на таких планетах существовала жизнь, она пряталась бы глубоко под поверхностью своего обиталища, и вероятно разительно отличалась бы от того, что мы привыкли видеть. Может, с нашей точки зрения это и вовсе не жизнь.

За последние несколько лет было обнаружено не так много планет около пульсаров, а некоторые прошлые наблюдения были оспорены. Однако шансы найти еще достаточно высоки, поскольку не так много людей занимаются подобными поисками. Большинство исследователей заняты поиском экзопланет. Благодаря недавно почившему «Кеплеру», у нас накопилось достаточно данных для анализа.

Однако имеются свидетельства, что старые звезды могут пройти через второй путь формирования планет. Один из пульсаров 4U 0142+61 был замечен в формировании планетарного диска вокруг себя. Учитывая все вышесказанное, стоит полагать, что в нашей галактике может быть куда больше странных планет, чем в нашей собственной Солнечной системе.

Что такое пульсары и как они образовались: загадка астрономии

Благодаря исследованиям пульсара Крабовидной туманности, ученые имеют представление о природе этих загадочных объектов космоса. Теперь можно более-менее четко представлять себе, что такое пульсар. Их возникновение объясняется тем, что на финальной стадии своей эволюции некоторые звезды взрываются и вспыхивают огромнейшим фейерверком – происходит рождение сверхновой звезды. От обычных звезд их отличает мощность вспышки. Всего в нашей Галактике происходит порядка 100 таких вспышек в год. Всего лишь за несколько суток сверхновая звезда увеличивает светимость в несколько миллионов раз.

Все без исключения туманности, а также пульсары появляются на месте вспышек сверхновых звезд. Однако наблюдать пульсары можно не во всех остатках этого типа небесных светил. Это не должно смущать любителей астрономии – ведь пульсар можно наблюдать только в том случае, если он расположен под определенным углом вращения. Кроме того, в силу своей природы пульсары «живут» дольше, чем туманности, в которых они образовываются. Ученые до сих пор не могут точно определить те причины, которые заставляют остывшую и, казалось бы, давно мертвую звезду становиться источником мощнейшего радиоизлучения. Несмотря на обилие гипотез, ответ на этот вопрос астрономам предстоит дать в будущем.

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.

Источники

• https://kipmu.ru/chto-takoe-pulsary-i-kak-oni-obrazovalis/https://spacegid.com/radiopulsaryi.htmlhttps://kosmosgid.ru/vselennaya/vidy-i-osobennosti-pulsarovhttps://v-kosmose.com/pulsaryi/

Значимые пульсары

Пульсары в пределах 300 пк

PSR	Расстояние. (пк)	Возраст. (млн лет )
	244	7,580
J0108−1431	238	166
J0437-4715	156	1,590
J0633 + 1746	156	0,342
J0659+1414	290	0,111
J0835-4510	290	0,0113
	260	17,5
	300	6,710
	250	0,387
	161	3,76
J2144−3933	165	272

Перечисленные здесь пульсары были либо первыми обнаруженными пульсарами такого типа, либо представляют собой экстремум определенного типа среди известной популяции пульсаров, например, имеющий самый короткий измеренный период.

• Первый радиопульсар «CP 1919» (теперь известный как PSR B1919 + 21 ) с периодом импульса 1,337 секунды и шириной импульса 0,04 секунды, был открыт в 1967 году.
• Первый двойной пульсар, PSR 1913 + 16, орбита которого затухает с точной скоростью до вызвано излучением гравитационного излучения по общей теории относительности
• Самый яркий радиопульсар, Vela Pulsar.
• Первый миллисекундный пульсар, PSR B1937 + 21
• Самый яркий миллисекундный пульсар, PSR J0437-4715
• Первый рентгеновский пульсар, Cen X-3
• Первый аккрецирующий миллисекундный рентгеновский пульсар, SAX J1808.4 -3658
• Первый пульсар с планетами, PSR B1257 + 12
• Первый пульсар, на который наблюдали воздействие астероидов : PSR J0738-4042
• Первый двойная система пульсаров, PSR J0737−3039
• Пульсар с самым коротким периодом, PSR J1748-2446ad, с периодом ~ 0,0014 секунды или ~ 1,4 миллисекунды (716 раз в секунду).
• Самый долгопериодический пульсар, 118,2 секунды, а также единственный известный пример пульсара белого карлика, AR Scorpii.
• Самый длиннопериодический пульсар нейтронной звезды с периодом 23,5 секунды.
• Пульсар с наиболее стабильным периодом, PSR J0437-4715
• Первые миллионы Второй пульсар с двумя спутниками звездных масс, PSR J0337 + 1715
• PSR J1841-0500, перестал пульсировать на 580 дней. Один из двух пульсаров, о которых известно, что пульсирование прекратилось более чем на несколько минут.
• , имеет цикл. Он пульсирует около недели и перестает пульсировать около месяца. Один из двух пульсаров, которые, как известно, прекратили пульсировать более чем на несколько минут.
• PSR J1903 + 0327, пульсар длительностью ~ 2,15 мс, обнаруженный в очень эксцентричной двойной системе звезды с звезда, подобная Солнцу.
• PSR J2007 + 2722, «переработанный» изолированный пульсар с частотой 40,8 Гц был первым пульсаром, обнаруженным добровольцами на основе данных, полученных в феврале 2007 года и проанализированных с помощью распределенных вычислений project Einstein @ Home.
• PSR J1311–3430, первый миллисекундный пульсар, обнаруженный с помощью пульсаций гамма-излучения и часть двойной системы с самым коротким орбитальным периодом.

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.

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.

Различные виды нейтронных звезд

В дальнейшем оказалось, что пульсары с миллисекундными периодами вращения являются не самыми молодыми, а, напротив, одними из старейших. И у пульсаров этой категории были самые слабые магнитные поля.

Есть также и тип нейтронных звезд, называемых рентгеновскими пульсарами. Это такие небесные тела, которые испускают рентгеновское излучение. Они также относятся к категории нейтронных звезд. Однако радиопульсары и звезды, излучающие рентгеновское излучение, действуют по-разному и имеют разные свойства. Впервые пульсар такого рода был открыт в 1972 году в созвездии Геркулес.

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.

Номенклатура

Первоначально пульсары назывались буквами обсерватории-открывателя, а затем их прямое восхождение (например, CP 1919). По мере открытия новых пульсаров буквенный код становился громоздким, и поэтому возникла договоренность об использовании букв PSR (пульсирующий источник радио), за которыми следовали прямое восхождение пульсара и градусы склонения (например, PSR 0531+ 21), а иногда и склонением до одной десятой градуса (например, PSR 1913 + 16.7). Пульсары, которые появляются очень близко друг к другу, иногда имеют добавленные буквы (например, PSR 0021-72C и PSR 0021-72D).

В соответствии с современным соглашением к старым числам добавляется префикс B (например, PSR B1919 + 21), где B означает, что координаты относятся к эпохе 1950.0. Все новые пульсары имеют букву J, обозначающую координаты 2000,0, а также склонение с указанием минут (например, PSR J1921 + 2153). Пульсары, открытые до 1993 года, обычно сохраняют свои имена B, а не J (например, PSR J1921 + 2153 более известен как PSR B1919 + 21). Недавно открытые пульсары имеют только J-имя (например, PSR J0437−4715 ). Все пульсары имеют название J, которое дает более точные координаты его местоположения на небе.

Открытие пульсаров

Первый пульсар обнаружили 28 ноября 1967 года. Открытие сделала аспирантка Кембриджского университета Джоселин Белл. Исследовательница зафиксировала непонятные сигналы, которые сначала приняла за помехи. Со временем удалось установить, что эти импульсы внеземного происхождения и их испускает не изученный до этого момента объект.

Получилось обнаружить и источник импульсов. Период колебаний сигнала составлял 1,33 секунды. Это свидетельствовало о чрезмерно малых размерах объекта. Изначально появилась гипотеза, что сигнал посылают представители внеземной цивилизации, и объект получил название LGM-1 (аббревиатура — «Маленькие зеленые человечки»). Дальнейшие исследования показали, что инопланетяне не при чем — «сигналили» остатки взорвавшейся звезды.

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.

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.

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.

Самые известные из них

В настоящее время открыто более 1300 пульсаров в радиодиапазоне. Подавляющее их большинство (до 90%) имеет периоды в пределах от 0,1 до 1 с. Есть пульсары с очень малыми периодами, менее 30 мс, так называемые миллисекундные пульсары.

Вновь открытые пульсары принято обозначать четырехзначным числом. Первые две цифры означают часы, две следующие – минуты прямого восхождения пульсара. Впереди ставятся две буквы латинского алфавита, указывающие на место открытия.

На сегодняшний день учеными открыты следующие пульсары:

• Первый получил обозначение СР 1919 – Кембриджский пульсар. Его обнаружили Дэвид Х. Стейлин и Эдвард Райфенштайн в крабовидной туманности. С помощью 300-футового радиотелескопа «Грин-Бэнк» астрономы нашли два пульсирующих радиоисточника в туманности. Эти объекты считаются самыми изученными на сегодня.
• Рентгеновский пульсар в Геркулесе открыт в 1972 году с помощью исследовательского спутника «Ухуру». Он посылает импульсы с периодом 1,24 с. Это период вращения нейтронной звезды.
• В конце 1982 года в созвездии Лисички был обнаружен миллисекундный пульсар с периодом 0,00155 с. Вращение с таким поразительно коротким периодом означает, что звезда делает 642 оборота в секунду. Очень короткие периоды пульсаров послужили первым и самым веским аргументом в пользу интерпретации этих объектов как вращающихся нейтронных звезд.

В 2015 году ученые из коллаборации космического гамма-телескопа Ферми обнаружили первый гамма-пульсар, лежащий за пределами нашей галактики.

Пульсар PSR J0540-6919 расположен на окраине туманности Тарантул созвездия Золотая Рыба в Большом Магеллановом Облаке, расположенной в 163 тысячах световых лет от Млечного пути. Молодая звезда вращается десятки раз в секунду, испуская видимое, рентгеновское и гамма-излучения, которое в двадцать раз мощнее предыдущего рекордсмена, пульсара из Крабовидной туманности.

Возраст обнаруженного пульсара приблизительно вдвое больше пульсара из Крабовидной туманности и составляет приблизительно 1700 лет. Для сравнения, большинство из известных 2500 пульсаров имеют возраст от десяти тысяч до сотен миллионов лет.

В туманности Тарантул известны два пульсара, PSR J0540-6919 (J0540) и PSR J0537-6910 (J0537) обнаруженные с помощью обсерватории имени Эйнштейна и орбитальной рентгеновской обсерватории «Росси». Пульсар J0540 вращается около двадцати раз в секунду, а J0537 — почти 62 (второй самый большой известный период вращения для молодого пульсара). Гамма-излучение в этой области космоса было зафиксировано еще ранее в 2009 году в рамках миссии Ферми.

Мнение эксперта
Ловкачев Дмитрий
Астроном любитель

Потребовалось более шести лет наблюдений, чтобы выделить пульсации пульсара J0540 (аналогичных данных по интенсивности излучения второго пульсара пока нет).

• В 2017 году обнаружен пульсар NGC 5907 X-1. Он расположен в 50 млн световых лет от Земли в спиральной галактике NGC 5907. За 1 секунду светило испускает такой объем энергии, сколько Солнце за 3,5 года, что делает его самым ярким из известных пульсаров.
• Миллисекундный пульсар PSR J0952–0607 (J0952) открыт в 2017 году. Он расположен на расстоянии 3200–5700 световых лет в созвездии Секстант. По оценкам астрономов, он насчитывает около 1,4 солнечных масс, и каждые 6,4 часа вокруг него обращается небольшая звезда-спутник массой порядка 20 масс Юпитера. Нейтронная звезда перетягивает на себя часть вещества своей соседки. Этот поток заставляет ее раскручиваться все быстрее.