Pulsar

Imagine cu raze X a Pulsar delle Vele .

Efectul farului în emisia de radiații de la un pulsar.

Un pulsar , un nume care a reprezentat inițial sursa radio pulsatorie , este o stea de neutroni . În primele etape ale formării sale, în care se rotește foarte repede, radiația sa electromagnetică în conuri limitate este observată ca impulsuri emise la intervale extrem de regulate. În cazul pulsarilor obișnuiți, masa lor este comparabilă cu cea a Soarelui , dar este comprimată pe o rază de aproximativ zece kilometri, astfel încât densitatea lor este enormă. Fascicul de unde radio emis de stea este cauzat de acțiunea combinată a câmpului magnetic și a rotației .

Pulsarii se formează atunci când o stea explodează ca supernova II , în timp ce regiunile sale interioare se prăbușesc într-o stea de neutroni înghețând și mărind câmpul magnetic original. Viteza de rotație la suprafața unui pulsar este variabilă și depinde de numărul de rotații pe secundă pe axa sa și de raza sa. În cazul pulsarilor cu emisii la frecvențe kHz, viteza suprafeței poate fi o fracțiune semnificativă a vitezei luminii, la viteze de 70.000 km / s ^[1] .

Istorie

Graficul original pe care Jocelyn Bell a recunoscut dovezile unui pulsar. Diagrama este afișată la Biblioteca Universității Cambridge.

Pulsarii au fost descoperiți de Jocelyn Bell sub conducerea lui Antony Hewish în 1967, în timp ce foloseau o matrice radio pentru a studia scintilația quasarului . În schimb, au găsit un semnal foarte regulat, constând dintr-un impuls de radiație la fiecare câteva secunde. Originea terestră a semnalului a fost exclusă, deoarece timpul necesar obiectului pentru a apărea era în sincronie cu ziua siderală în loc de ziua solară, iar puterea emisă era ordine de mărime mai mare decât cea produsă artificial. Descoperirea a primit un premiu Nobel în 1974, care a fost atribuit în mod incorect numai lui Hewish. Bell va primi 44 de ani mai târziu Premiul special pentru descoperire, cu un premiu în bani de 3 milioane de dolari ^[2] .

Numele inițial al obiectului era „LGM” (Little Green Men, micuți oameni verzi), deoarece cineva a glumit că, fiind atât de regulat, ar putea fi semnale de la o formă de viață extraterestră . După multe speculații, s-a găsit o explicație mai prozaică într-o stea de neutroni , obiect până acum doar speculat, iar astăzi primul pulsar descoperit este cunoscut oficial ca PSR B1919 + 21 .

În anii 1970 - 1980 , a fost descoperită o nouă categorie de pulsari: pulsari super-rapizi sau pulsari de milisecundă care, după cum indică și numele lor, au o perioadă de câteva milisecunde în loc de secunde sau mai mult și sunt foarte vechi, rezultatul unei evoluții lungi proces.

În 2004 , a fost identificat primul „pulsar dublu”, adică două stele pulsare care orbitează una pe alta într-un sistem binar . Descoperirea este opera unui grup de cercetători internaționali, la care participă și italieni. În acest din urmă caz, precizia foarte mare a impulsurilor le-a permis astronomilor să calculeze pierderea de energie orbitală a sistemului, considerată a fi datorată emisiilor de unde gravitaționale . Cantitatea exactă a acestei pierderi de energie este în acord cu ecuațiile relativității generale ale lui Einstein .

Teorie

Redați fișierul media

Animația unui pulsar

Modelul pulsar general acceptat și rar pus la îndoială este cel al rotatorului oblic . El explică observațiile cu un fascicul de radiații îndreptat în direcția noastră o dată pentru fiecare rotație a stelei de neutroni. Originea fasciculului rotativ este legată de nealinierea dintre axa de rotație și axa câmpului magnetic al pulsarului, similar cu ceea ce se observă pe Pământ . Fasciculul este emis de polii magnetici ai pulsarului, care pot fi separați de polii de rotație chiar și cu un unghi mare. Acest unghi face ca comportamentul grinzilor să fie similar cu cel al unui far. Sursa de energie a fasciculelor este energia de rotație a stelei de neutroni, care încetinește încet rotația sa pentru a alimenta fasciculele. Pulsarii de milisecunde au fost probabil accelerați de impulsul unghiular deținut de materia externă care cade asupra lor de la o stea însoțitoare din apropiere într-un sistem binar prin intermediul mecanismului de transfer de masă . Chiar și pulsarii de milisecunde, totuși, încetinesc rotația lor.

Observarea oricăror erori este de interes pentru studiul stării materiei în stelele cu neutroni. O problemă este o creștere bruscă a vitezei de rotație (care se observă ca o reducere bruscă a intervalului dintre impulsuri). Pentru o lungă perioadă de timp, s-a crezut că aceste erori au apărut din „stellemotes” datorită ajustărilor aduse crustei de suprafață a stelei de neutroni. Astăzi există și modele alternative, care explică erorile ca fenomene de superconductivitate bruscă în interiorul stelei. În prezent nu se cunoaște cauza exactă a problemelor.

În 2003 , observațiile pulsarului Nebuloasei Crabului au dezvăluit „subimpulsuri”, suprapuse semnalului principal, cu o durată de câteva nanosecunde . Se crede că astfel de impulsuri înguste ar putea fi emise din regiuni ale suprafeței pulsarului cu diametrul de până la 60 de centimetri, făcând din aceste regiuni cele mai mici structuri măsurate vreodată în afara sistemului solar .

Importanţă

Descoperirea pulsarilor a confirmat existența numai a stărilor ipotetizate ale materiei prime, cum ar fi steaua neutronică , și imposibil de reprodus în laborator din cauza energiilor ridicate necesare, gravitaționale sau altfel. Acest tip de obiect este singurul în care este posibil să se observe comportamentul materiei la densitățile nucleare , chiar dacă numai indirect. În plus, pulsarii de milisecundă au permis o retestare a relativității generale în condiții de câmpuri gravitaționale puternice.

Datorită pulsarilor, a fost posibil să descoperim prima exoplanetă și ulterior alte 10.

Sunt în curs studii pentru a verifica fezabilitatea utilizării pulsarilor de milisecundă pentru a determina cu exactitate poziția unui obiect care se mișcă la mii de kilometri pe oră în spațiul adânc și pentru a le utiliza în viitor pentru misiuni spațiale robotizate. ^[3]