Pulsar

Pulsarii sunt stele neutronice care se rotesc rapid și produc radiații electromagnetice uriașe de-a lungul unui fascicul îngust. Stelele neutronice sunt foarte dense și au rotații scurte și regulate. Acest lucru produce un interval foarte precis între impulsuri, care variază de la aproximativ milisecunde la secunde pentru un pulsar individual. Pulsul poate fi observat doar dacă Pământul se află suficient de aproape de direcția fasciculului. Similar cu modul în care puteți vedea un far doar atunci când fasciculul strălucește în direcția dumneavoastră.

Impulsurile se potrivesc cu rotațiile stelei. Rotația provoacă un efect de far, deoarece radiația este observată doar la intervale scurte de timp. Werner Becker de la Institutul Max Planck pentru Fizică Extraterestră a declarat recent,

Imagine compozită optică/X-raze a Nebuloasei Crabului. Aceasta arată energia provenită din nebuloasa înconjurătoare, care este cauzată de câmpurile magnetice și de particulele provenite de la pulsarul central.

Pulsarul Vela, o stea neutronică care reprezintă rămășițele unei stele rămase în urma unei supernove (o mare explozie a unei stele). Ea zboară prin spațiu, împinsă de materia aruncată dintr-unul dintre punctele în care se transformă steaua neutronică.

Descoperire

Primul pulsar a fost descoperit în 1967. Acesta a fost descoperit de Jocelyn Bell Burnell și Antony Hewish. Aceștia lucrau la Universitatea din Cambridge. Emisia observată avea pulsuri separate de 1,33 secunde. Toate pulsurile proveneau din același loc pe cer. Sursa a respectat timpul sideral. La început, ei nu au înțeles de ce pulsarii au o schimbare regulată a intensității radiației. Cuvântul pulsar este prescurtarea de la "stea pulsatoare".

Acest pulsar original, numit acum CP 1919, produce lungimi de undă radio, dar ulterior s-a descoperit că pulsarii produc radiații în lungimi de undă de raze X și/sau raze gamma.

Premiile Nobel

În 1974, Antony Hewish a devenit primul astronom care a primit Premiul Nobel pentru Fizică. Controversele au apărut din cauza faptului că el a primit premiul, în timp ce Bell nu a fost premiat. Ea făcuse descoperirea inițială în timp ce era doctoranda lui. Bell nu pretinde că ar fi avut nicio amărăciune în legătură cu acest aspect, susținând decizia comitetului de acordare a premiului Nobel. "Unii oameni îl numesc premiul "No-Bell" pentru că sunt atât de convinși că Jocelyn Bell Burnell ar fi trebuit să aibă parte de premiu".

În 1974, Joseph Hooton Taylor Jr. și Russell Hulse au descoperit pentru prima dată un pulsar într-un sistem binar. Acest pulsar orbitează în jurul unei alte stele neutronice cu o perioadă orbitală de doar opt ore. Teoria relativității generale a lui Einstein prezice că acest sistem ar trebui să emită radiații gravitaționale puternice, determinând contracția continuă a orbitei pe măsură ce pierde energie orbitală. Observațiile pulsarului au confirmat în curând această predicție, oferind prima dovadă a existenței undelor gravitaționale. Începând cu 2010, observațiile acestui pulsar continuă să fie în acord cu relativitatea generală. În 1993, Premiul Nobel pentru Fizică a fost acordat lui Taylor și Hulse pentru descoperirea acestui pulsar.

Fișa lui Jocelyn Bell Burnell

Tipuri de pulsari

Astronomii știu că există trei tipuri diferite de pulsari:

pulsari alimentați de rotație, unde radiația este cauzată de pierderea de energie de rotație; radiația este cauzată de încetinirea vitezei de rotație a stelei neutronice
pulsarii alimentați prin acreție (care sunt majoritatea, dar nu toți pulsarii cu raze X), unde energia potențială gravitațională a materiei care cade pe pulsar provoacă raze X care pot fi recepționate de pe Pământ, și
Magnetarii, unde un câmp magnetic extrem de puternic pierde energie, ceea ce provoacă radiația.

Deși toate cele trei tipuri de obiecte sunt stele neutronice, lucrurile pe care acestea le pot face și fizica care le determină sunt foarte diferite. Există însă unele lucruri care sunt similare. De exemplu, pulsarii cu raze X sunt probabil pulsari vechi, cu putere de rotație, care și-au pierdut deja cea mai mare parte a energiei și pot fi văzuți din nou doar după ce companionii lor binari s-au extins și materia provenită de la aceștia a început să cadă pe steaua de neutroni. Procesul de acreție (materia care cade pe steaua neutronică) poate, la rândul său, să dea suficientă energie de moment unghiular stelei neutronice pentru a o transforma într-un pulsar de milisecunde alimentat de rotație.

Utilizează

Ceas precis Pentru unii pulsari de milisecunde, regularitatea pulsațiilor este mai precisă decât un ceas atomic. Această stabilitate permite ca pulsarii de milisecunde să fie folosiți pentru stabilirea timpului efemeridelor sau pentru construirea de ceasuri pulsare.

Zgomotul de sincronizare este denumirea pentru neregulile de rotație observate la toți pulsarii. Acest zgomot de sincronizare este observabil sub forma unor variații aleatorii ale frecvenței sau fazei pulsului. Nu se știe dacă zgomotul de sincronizare este legat de defecțiunile pulsarilor.

Alte utilizări

Studiul pulsarilor a dus la numeroase utilizări în fizică și astronomie. Printre exemplele majore se numără dovada radiației gravitaționale, așa cum a fost prevăzută de relativitatea generală, și prima dovadă a existenței exoplanetelor. În anii 1980, astronomii au măsurat radiația pulsarilor pentru a demonstra că continentele nord-american și european se îndepărtează unul de celălalt. Această mișcare este o dovadă a tectonicii plăcilor.

Pulsari importanți

Magnetarul SGR 1806-20 a produs cea mai mare explozie de energie din galaxie văzută vreodată, în cadrul unui experiment realizat pe 27 decembrie 2004
PSR B1931+24 "... arată ca un pulsar normal timp de aproximativ o săptămână și apoi se "oprește" timp de aproximativ o lună înainte de a produce din nou pulsuri. [...] acest pulsar încetinește mai rapid atunci când pulsarul este pornit decât atunci când este oprit. [...] modul în care încetinește trebuie să aibă legătură cu energia radio și cu lucrurile care o provoacă, iar încetinirea suplimentară poate fi explicată printr-un vânt de particule care părăsește câmpul magnetic al pulsarului și încetinește viteza cu care acesta se rotește. [2]
PSR J1748-2446ad, cu o frecvență de 716 Hz (ori se învârte pe secundă), este cel mai rapid pulsar care se rotește cunoscut.

Alte surse

Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Manual de astronomie a pulsarilor. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.