Пулсар

Композитна фотографија (комбинација оптичког и спектра X зрака) пулсара Ракове маглине, показује како се околни гасови из маглине мешају под утицајем пулсаревог магнетног поља и зрачења.

PSR B1509-58 – Рендгенски зраци из Чандра опсерваторије су приказани златном бојом; инфрацрвени са WISE опсерваторије су приказани црвено, зелено и плаво.

Пулсари су неутронске звезде пречника око 10 km. Налазе се у почетним фазама своје еволуције као неутронске звезде. Пулсари изузетно брзо ротирају; најбржим пулсарима за један је окрет потребно тек око 3 ms. Милисекундним пулсарима се називају они који ротирају брже од 100 пута у секунди. PSR J1740-5340 се окрене чак 274 пута у секунди. Пулсари у правцу осе свог магнетног поља испуштају јако електромагнетно зрачење, најчешће у облику радио-таласа, мада зрачење може бити уочљиво и у другим деловима спектра. Услед ротације и уског снопа радио-таласа понаша се као свемирски светионик. Фреквенција пулсирања поклапа са фреквенцијом ротације пулсара.

Откриће

Пулсари су откривени у лето 1967. године од стране тада студента постдипломца Џоселин Бел (енгл. Jocelyn Bell) и њеног ментора професора Ентонија Хјуиша (енгл. Antony Hewish). Док су проучавали помоћу радио-телескопа квазаре, уочили су сасвим необичан радио-извор.

Тај извор је зрачио краткотрајне радио-импулсе на таласној дужини 3.7 m који су се строго периодично, сваких 1.33 секунде, понављали. Ускоро су била откривена још три таква иста извора, са другим, такође скоро секундним правилним периодима.

Идеја о земаљском пореклу ових извора је одмах одбачена, јер су се сигнали могли поново чути после тачно једног звезданог дана. То је била последица конструкције телескопа којим је посматрано који је био фиксиран и уперен на тачно једно парче неба. Због тога су налазачи посумњали да су ти сигнали вештачког порекла. Стога су прва четири откривена пулсара названа LGM 1-4, што је била скраћеница од Little Green Men (енг. Мали Зелени Људи).

После вишемесечних спекулисања, решење загонетке је пронађено у до тада само теоријски знаним објектима, неутронским звездама. Тако да су тиме пулсари били прве посматране неутронске звезде, а узрок строге периодичности радио-импулса је само њихова брза ротација.

Теорија

Скица једног пулсара са приказаном осом ротације и осом магнетног поља

Зрачење пулсара се објашњава као сноп зрачења који се усмери према Сунчевом систему, једанпут после сваке ротације неутронске звезде. Овакав ротирајући сноп се објашњава неподударањем осе ротације и осе магнетног поља пулсара. Зрачење које примимо одашиљу магнетни полови пулсара у правцу осе магнетног поља. Како магнетни полови такође ротирају, ако се Земља нађе у једном тренутку у правцу осе магнетног поља, ми ћемо примити то зрачење и видети пулсар.

Вероватноћа да се Земља нађе у таквом положају није велика. Што значи да постоје многе неутронске звезде које ми не видимо као пулсаре, јер се њихова оса магнетног поља ни у једном тренутку не нађе у нашем правцу. Што значи да је сваки пулсар и неутронска звезда, али није свака неутронска звезда пулсар, јер за то је потребно и да испушта зрачење у правцу Сунчевог система.

Извор енергије овог зрачења је ротациона енергија пулсара. Електрони услед јаког магнетног поља се крећу спирално у односну на линије силе поља и добијају велике брзине, чак брзине близу брзине светлости. При тако великим брзинама електрон ослободи фотон икс или гама зрака на рачун своје кинетичке енергије и самим тим успори (ово зрачење је познато као синхротронско зрачење). Што значи да се енергија губи временом услед зрачења, тј. да пулсари полако успоравају и смањују брзину ротације. Милисекундни, који су најбржи тренутно познати пулсари су вероватно убрзани кад им се повећао угаони момент услед прилива нове материје на њих. Највероватније су они чланови двојног система са црвеним џином чија материја полако пада на површину пулсара и убрзава га до више од стотину ротација у секунди.

Магнетно поље једног пулсара је око 100 милијарди пута јаче од Земљиног магнетног поља.

Око једног пулсара је откривена прва вансоларна планета. Касније се видело да постојање планете око пулсара није толико ретко.

Литература

• Lorimer, Duncan R.; Kramer, Michael (2004). Handbook of Pulsar Astronomy. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-82823-9. 
• Lorimer, Duncan R. (2008). „Binary and Millisecond Pulsars”. Архивирано из оригинала на датум 15. 3. 2012. Приступљено 14. 12. 2011. 
• Lyne, Andrew G.; Graham-Smith, Francis (1998). Pulsar Astronomy. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-59413-4. 
• Manchester, Richard N.; Taylor, Joseph H. (1977). Pulsars. W. H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-0358-7. 
• Stairs, Ingrid H (2003). „Testing General Relativity with Pulsar Timing”. Living Reviews in Relativity. 6 (1): 5. Bibcode:2003LRR.....6....5S. PMC 5253800 . PMID 28163640. arXiv:astro-ph/0307536 . doi:10.12942/lrr-2003-5. 

Спољашње везе

• A Pulsar Discovery - the detection of the first optical pulsar from the American Institute of Physics. Includes audio and teachers guides.
• The Discovery of Pulsars on H2G2
• "Pinning Down a Pulsar’s Age". Science News.
• "Astronomical whirling dervishes hide their age well". Astronomy Now.
• Animation of a Pulsar. Einstein.com, 17 January 2008.
• Discovery of Pulsars: Interview with Jocelyn Bell Burnell. Jodcast, June 2007 (Low Quality Version).
• Audio: Cain/Gay – Astronomy Cast. Pulsars – Nov 2009
• „PSR B1919+21”. SIMBAD. Centre de données astronomiques de Strasbourg. 
• Australia National Telescope Facility: Pulsar Catalogue
• Johnston, William Robert. "List of Pulsars in Binary Systems." Johnston Archive, 22 March 2005.
• Staff Writers. "Scientists Can Predict Pulsar Starquakes." Space Daily, 7 June 2006.
• Staff Writers. "XMM-Newton Makes New Discoveries About Old Pulsars." Space Daily, 27 July 2006.
• Than, Ker. "Hot New Idea: How Dead Stars Go Cold." Space.com, 27 July 2006.
• "New Kind of Pulsar Discovered"[1]. Cosmos Online.
• "Astronomers discover the first white dwarf pulsar in history" [2]. zmescience.com.