Астрономія
Меню сайту
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0

Випромінювання нейтронних зір

На поверхні нейтронної зірки, де немає такого великого тиску, нейтрони можуть знову розпадатися на протони й електрони. Сильне магнітне поле розганяє легкі електрони до швидкостей, близьких до швидкості світла, і викидає їх в космічний простір. Заряджені частки рухаються тільки уздовж магнітних силових ліній, тому електрони залишають зірку саме від її магнітних полюсів, де силові лінії виходять назовні. Переміщаючи уздовж силових ліній, електрони випускають випромінювання в напрямку свого руху. Це випромінювання являє собою два вузьких пучки електромагнітних хвиль. Якщо магнітна вісь зірки (так само, як і Землі) не збігається з віссю обертання, то пучки випромінювання будуть обертатися з періодом, рівним періоду обертання зірки. Ми спостерігаємо це випромінювання в тому випадку, коли, описуючи окружність у просторі, промені пробігають по земній поверхні. Так що назва «пульсари» не зовсім точна: вони не пульсують, а обертаються.

В зовнішньому шарі нейтронної зірки відбуваються й інші незвичайні явища. Там, де густина речовини ще недостатньо велика для руйнування ядер, вони можуть утворювати тверду кристалічну структуру. І зірка покривається твердою кіркою, подібній до земної кори, але тільки в неуявне число раз щільніше. При уповільненні обертання пульсара в цій твердій кірці створюються напруги. Після того як вони досягнуть визначеної величини, кірка починає розколюватися. Це явище називається зіркотрясінням за аналогією з земними тектонічними процесами. Можливо, під такими зіркотрясіннями розуміються  стрибкоподібні зміни періодів деяких пульсарів.

Поки невідомо, чи є спалахи зверхнових єдиним джерелом утворення нейтронних зірок, чи вони можуть виникати й у результаті більш спокійних процесів.

Відкриття пульсарів мало велике значення не тільки для астрономії. Воно послужило стимулом для розвитку багатьох галузей фізики. Вивчення пульсарів дозволяє досліджувати властивості могутніх гравітаційних і магнітних полів, зовсім недоступних у земних умовах. Висока сталість періодів пульсарів дала можливість з великою точністю виміряти період обертання Землі. Змінюючись при проходженні через міжзоряний газ, випромінювання пульсарів несе важливу інформацію про сполуку і фізичні властивості міжзоряного середовища.

Після відкриття пульсара Крабовидної туманності стало ясно, що пульсари якимсь чином зв'язані з вибухами зверхнових. Очевидно, сигнали пульсара йдуть від того об'єкта, що залишається на місці вибуху зверхнової. Це припущення підтверджується й іншим пульсаром, випромінювання якого виходить з області, де наявність газових мас вказує на вибух, що раніше відбувся, зверхнової. Цей вибух, цілком ймовірно, відбувся дуже давно, задовго до аналогічної події Крабовидної туманності. У сузір'ї Вітрила газові маси, що розлітаються, виглядають уже не як компактна пляма, а як окремі нитки, що мають велику довжину. Період цього пульсара на 0,09 секунди більше періоду пульсара Крабовидної туманності. Це третій з відомих пульсарів. Із самого початку вівся пошук цього об'єкта у видимій області спектра. Але успіху удалося досягти лише в 1977 р. Відзначимо, що поряд з дванадцятьма вченими, що працюють в Англії й Австралії, у попередні вісім років багато астрономів на кращих телескопах світу займалися пошуками видимої зірки, що мигає в тім же ритмі, що і пульсар у сузір'ї Вітрила. Так що стає ясно, як масштабному всесвітньому пильнуванню був оголошений відбій цією заміткою. Між іншим, Майкл Дісней, що брав участь у відкритті оптичного пульсара в Крабовидній туманності, входив і в цю групу вчених. У всіх інших пульсарів немає і сліду випромінювання у видимій області. Це наводить на наступну думку. Що б не являли собою пульсари, вони виникають у результаті вибуху зверхнової. Спочатку період пульсара малий - ще менше, ніж у пульсара в Крабовидній туманності. Такий пульсар випромінює не тільки в радіодіапазоні, але й у видимій області спектра. З часом частота імпульсів зменшується. Не більш ніж за тисячу років період пульсара стає рівним періоду пульсара Крабовидної туманності, а потім досягає і періоду пульсара в сузір'ї Вітрила. Поряд зі збільшенням періоду слабшає й інтенсивність випромінювання у видимій області. Коли період пульсара перевищує одну секунду, його оптичне випромінювання давно вже зникло, і його вдається знайти лише по імпульсах у радіодіапазоні. Тому з видимими джерелами ототожнені лише два пульсари із самими короткими періодами. Вони відносяться до наймолодших пульсарів, і навколо них удається навіть розрізнити газові хмари-останки зверхнових. Більш старі пульсари давно вже розтратили свою здатність випромінювати у видимій області.

Але що ж таке пульсари? Що залишається, коли життя зірки закінчується гігантським вибухом?    Ми вже знаємо, що просторова область, з якої виходить випромінювання пульсара, повинна бути дуже малої. Які ж процеси можуть відбуватися в настільки малій області так швидко і з такою регулярністю, щоб можна було залучити їх до пояснення феномена пульсара? Може бути, це зірки, що, подібно Цефеїдам, періодично роздуваються і знову стискуються? Але в такому випадку густина зоряної речовини повинна бути дуже високою, тому що лише тоді період осцилляції може бути досить малим (згадаємо, що період зміни блиску Цефеїд складає кілька діб). Нас же цікавлять об'єкти, що здатні осцилювати з періодом у соті частки секунди. Навіть самі щільні з відомих нам зірок, білі карлики, нездатні робити настільки швидкі коливання. Виникає питання: чи можуть зірки мати ще більш високу щільність, зірки, що залишають по щільності далеко позаду білі карлики з їх тоннами на кубічний сантиметр? Перші розуміння на цей рахунок висловили один радянський фізик і два астрономи з Пасадени задовго до виявлення пульсарів. Лев Ландау (1908-1968) у 1932 р. довів, що речовина з ще більш високою щільністю може знаходитися в рівновазі з гравітаційними силами. Тоді ж у Пасадене на найбільшому по тим часам телескопі у світі працював виходець з Німеччини Вальтер Бааде. Він був, безсумнівно, одним із кращих астрономів-спостерігачів нашого сторіччя. Там же працював і швейцарець Фриц Цвикки, людина настільки ж напориста, як і невичерпна на вигадки. Ще в 1934 р. ці два вчених стверджували, що можуть існувати зірки з винятково високою щільністю - як пророкував і Ландау,- зірки, що складаються майже цілком з одних нейтронів. У 1939 р. фізики Роберт Оппенгеймер і Джордж Волков помістили в американському фізичному журналі статті про нейтронні зірки. Ім'я одного з авторів цієї статті стало відоме в усьому світі задовго до того, як астрономи всерйоз зайнялися нейтронними зірками: Оппенгеймер зіграв провідну роль у створенні американської атомної бомби.

Оппенгеймер і Волков довели, що зоряна речовина, у якій електрони і протони з'єдналися в нейтрони, може утримуватися у вигляді кулі власними гравітаційними силами. Знаючи властивості нейтронної речовини, можна здійснити теоретичний розрахунок нейтронних зірок. Аналіз математичної моделі нейтронної зірки показує, що щільність її повинна бути дуже велика, маса рівна сонячній, укладена в об’ємі кулі з поперечником 30 км, у кубічному сантиметрі містяться мільярди тонн нейтронної матерії. Але нейтронні зірки, якщо змусити їх осцилювати, будуть робити це набагато швидше, ніж пульсари. Тому як пояснення періоду пульсарів об'ємна осцилляція нейтронних зірок не підходить.

Форма входу
Пошук
Copyright MyCorp © 2017Зробити безкоштовний сайт з uCoz