Какая температура у пульсара

Солнце. Огромный, нет, невероятно огромный водородно-гелевый шар, который излучает невероятное количество энергии и тепла и размером превосходит Землю в 332 946 раз. Собственно, с астрономической точки зрения ничего невероятного и удивительного в этом объекте нет, Солнце – “среднечок” в небытие космического пространства. Конечно, ядерный реакции, которые происходят в ядре невероятно мощны и горячи, но многие звёзды в тысячи раз интенсивнее и быстрее расходуют свою энергию. Так вот вопрос – что же становится со звездой, когда она истощается, когда ресурсов уже становится недостаточно для того, что-бы поддерживать нормальное существование объекта? В большинстве случаев звезда взрывается. И это не просто взрыв, это невероятной мощности вспышка необузданной, неконтролируемой энергии. То, что происходит со звездой дальше во многом зависит от того, насколько большой она была, как долго она существовала, какие химические элементы присутствовали в ней и т.д. Если углубляться во всё это, можно написать многотомную энциклопедию, так что мы зациклимся на определённом случае – когда звезда, по размерам превосходящая Солнце в 10 и более раз, после исчерпания источников в её термоядерных недрах, взрывается и образует пульсар.

Если подробнее, то при взрыве ядро, при сильном давлении взрыва, сжимается и становится невероятно плотным, а если точнее, плотность его составляет 10 в минус 14 степени г/см3. Внешняя оболочка тоже сжимается, но не до такой степени(10 в 4 степени г/см3). И при всём этом диаметр звезды в основном не превышает 20-30 км. Что-бы получше представить эти невероятные цифры, вообразите, что футбольный мяч обычного размера будет весить примерно как 50-ти этажный дом. А именно так и будет весить на Земле вещество, из которого состоит пульсар.

В некоторых случаях пульсар начинает излучать радиоволны, причём происходит это не от всей поверхности, а только от определённой точки. В основном точки излучения обусловлены магнитными полюсами(откуда обычно и исходят радиоволны). Благодаря этим сигналам удаётся находить всё новые и новые пульсары (если конечно “луч” волн проходит через Землю). Собственно, так и был открыт первый пульсар в 1967 году аспиранткой Кембриджского университета Э.Хьюиша (Кембриджский университет) Джоселлина Белл. Проводя исследования, она вдруг обнаружила интенсивный радиосигнал, который исчезал и возникал вновь через интервалы в 1,377 сек. Можно представить, как быстро побежала аспирантка к своему профессору и рассказала о своём открытии. Конечно же, сразу это не было признано открытием, потому-как профессор решил, что это радиосигнал с Земли. Но позже, когда было замечено, что сигнал никак не зависел от земной радиоактивности, результаты были обнародованы и многие люди решили, что сигналы идут от внеземной цивилизации, хотя позже учёные смогли понять, что перед ними нейтронная звезда, то есть пульсар.

Так что же это были за интервалы в передаче сигнала? Дело в том, что с такой скоростью пульсар вращается вокруг своей оси. Да-да, 10-километровый объект невероятной плотности делает один оборот за 1, 377 секунд. Хотя это ещё не так быстро по сравнению с другими пульсарами. Например, PSR 1937+215 вращается вокруг своей оси со скоростью 642 оборота в секунду. Он, кстати, считается одним из самых быстрых звёзд. Интервал вращения постоянно уменьшается из-за уменьшения вращательной энергии. У старых пульсаров период вращения более длительный, встречаются и по 4 секунды за оборот (что тоже в общем-то не медленно), каждую секунду период уменьшается на 10 в -14 степени секунды. Также в пульсарах происходят “микрозвёздотрясения”, из-за которых звезда может резко замедлиться во вращении.

Температура нейтронных звёзд, само собой, не самая низкая, некоторые пульсары достигают температур в несколько миллионов кельвинов на поверхности. Одним из самых “холодных” является 3C58 (это остатки взрыва сверхновой, который можно было наблюдать в 1181 году). По некоторым данным его температура составляет чуть менее миллиона градусов по Цельсию. Конечно, это не так уж прохладно, но всего через 800 лет после взрыва это невероятный результат.

Многие пульсары образуют такие красивые объекты, как туманности, которые в основном состоят из “обломков” взорвавшейся звезды, иными словами, из бывшей внешней оболочки пульсара. Вращаясь, они притягивают и вращают вокруг себя эти останки. Некоторые нейтронные звёзды не ограничиваются лишь частицами, а начинают взаимодействовать с другими звёздами. Например, как J1023, находящийся в системе других звёзд. Он был открыт в 2007 году учеными под руководством Анны Арчибальд. Позже они узнали, что этот объект уже наблюдался группой учёных в 1998 году. В 2000 году эта звезда очень изменилась и проявила признаки вращающего диска вещества, окружающего нейтронную звезду. В мае 2002 года следы диска исчезли. Через 5 лет на этом месте был обнаружен пульсар, вращающийся со скоростью 592 оборота в секунду. Итак, что это было? Дело в том, что пульсар соседствовал со звездой примерно в 2 раза легче чем Солнце, которая вращалась вокруг него с интервалом в 4 часа 45 минут. По мере вращения, материя перетягивалась на нейтронную звезду, увеличивая скорость её вращения и вокруг него образуется тонкий диск, после “растворения” которого пульсар снова становится виден, вращаясь с уже с большей скоростью.

Фактически, пульсары – это что-то вроде чёрных дыр, которые также образуются в результате гибели звёзд, которые также шокируют своей плотностью и подобно пульсарам способны влиять на объекты, которые во много раз превосходят их. Просто нейтронные звёзды делают всё это в гораздо меньших масштабах и пропорциях. Например, сверхмассивная чёрная дыра, находящаяся в центре нашей галактики, массой схожа(а то и превосходит) все звёзды нашей галактики вместе взятые, а размер её в 10 000 раз меньше Млечного Пути. Хотя всё это уже отдельная, не менее интересная тема…

Смотрите также:

Вы могли пропустить:

Пульсар

Что такое пульсар?

Пульсары – это космические источники радио-, оптического, рентгеновского и/или гамма-излучений, приходящих на Землю в виде периодических всплесков (импульсов).

Пульсар — это маленькая вращающаяся звезда. На поверхности звезды есть участок, который излучает в пространство узконаправленный пучок радиоволн. Наши радиотелескопы принимают это излучение тогда, когда источник повернут в сторону Земли. Звезда вращается, и поток излучения прекращается. Следующий оборот звезды —  и мы снова принимаем ее радио послание.

Структура пульсара

Как действует пульсар?

Так же действует маяк с вращающимся фонарем. Издали мы воспринимаем его свет как пульсирующий. То же самое происходит и с пульсаром. Мы воспринимаем его излучение, как пульсирующий с определенной частотой источник радио волнового излучения. Пульсары относятся к семейству нейтронных звезд. Нейтронная звезда —   это звезда, которая остается после катастрофического взрыва гигантской звезды.

Как действует пульсар?

Пульсар – нейтронная звезда

Звезда средней величины, например Солнце, размерами в миллион раз превосходит такую планету, как Земля. Гигантские звезды в поперечнике в 10, а иногда и в 1000 раз больше Солнца. Нейтронная звезда — это гигантская звезда, сжатая до размера крупного города. Это обстоятельство и делает поведение нейтронной звезды очень странным. Каждая такая звезда равна по массе гигантской звезде, но эта масса стиснута в чрезвычайно малом объеме. Одна чайная ложка вещества нейтронной звезды весит миллиард тонн.

Как образуются пульсары?

Вот как это происходит. После того как звезда взрывается, ее остатки сжимаются под действием гравитационных сил. Ученые называют этот процесс коллапсом звезды. По мере развития коллапса сила гравитации растет, а атомы вещества звезды все теснее и теснее прижимаются друг к другу. В нормальном состоянии атомы находятся на значительном расстоянии друг от друга, потому что электронные облака атомов взаимно отталкиваются. Но после взрыва гигантской звезды атомы так сильно прижаты и спрессованы, что электроны буквально впрессовываются в ядра атомов.

Жизненный цикл звезд, образование пульсаров

Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Электроны, втиснутые в ядро, реагируют с протонами, и в результате образуются нейтроны. С течением времени все вещество звезды становится гигантским клубком спрессованных нейтронов. Рождается нейтронная звезда.

Когда возникли пульсары?

Ученые полагают, что пульсары звезды существуют с незапамятных времен. Во всяком случае, они были задолго до того, как их открыли. Первые свидетельства их существования получены в ноябре 1967 года, когда несколько радиотелескопов в Англии нащупали в небе неведомый ранее источник излучения. В космосе есть много источников радиоволн. Например, молекулы воды и аммония, дрейфующие в межзвездном пространстве, излучают радиоволны. Эти волны улавливаются тарелочными антеннами радиотелескопов.

Новый источник радиоволн, однако, не был похож на другие. Студентка – старшекурсница Джослин Белл изучала радиоволны, зарегистрированные самописцами радиотелескопа. Она обратила внимание на регулярно повторяющиеся вспышки электромагнитного излучения, которые поступали на антенну телескопа с интервалом в 1,33733 секунды.

Когда новость об открытии Белл стала достоянием широкой публики, то некоторые ученые решили, что Белл приняла послание чужой цивилизации. Несколько месяцев спустя был зарегистрирован другой источник пульсирующего радиоизлучения. Ученые оставили мысль об их искусственном происхождении. Было решено, что эти источники — сверхплотные звезды. Их назвали пульсарами из – за пульсирующего характера излучения. Пульсары оказались теми самыми нейтронными звездами, за которыми ученые уже давно охотились. С тех пор были открыты сотни подобных звезд.

Почему пульсары пульсируют?

Ученые считают, что причина в их быстром вращении. Все звезды, подобно планетам, вращаются вокруг своей оси. Например, Солнце совершает один оборот за один месяц. При уменьшении размера вращающегося тела оно начинает вращаться быстрее. Представьте себе фигуриста, который вращается на льду. Когда он прижимает руки к телу, вращение резко ускоряется. То же происходит со сверхплотными звездами. Пульсар размером с Лос-Анджелес вращается со скоростью один оборот в секунду. Другие пульсары могут вращаться еще быстрее. Пульсары могут вращаться со скоростью до 1000 оборотов в секунду

Схематическое изображение пульсара. Сфера в центре изображения — нейтронная звезда, кривые линии обозначают линии магнитного поля пульсара, голубые конусы — потоки излучения пульсара

В этом вращении и кроется причина пульсирующего излучения. Пульсары окружены сильным магнитным полем. Вдоль силовых линий этого магнитного поля перемещаются протоны и электроны. Как известно, сила магнитного поля возрастает у северного и южного магнитных полюсов. В этих точках скорость перемещения протонов и электронов становится очень большой. При таком разгоне частицы выделяют кванты энергии в диапазоне от рентгеновских лучей до радиоволн. Так как пульсар вращается, а источник излучения вращается вместе с ним, то мы воспринимаем излучение пульсара только в тот момент, когда источник повернут в сторону Земли. Точно так же мы воспринимаем свет маяка с вращающимся фонарем.

Интересное видео о пульсарах