Pulsar

Pulsaarid on neutrontähed, mis pöörlevad kiiresti ja toodavad kitsas kiirguses tohutut elektromagnetilist kiirgust. Neutrontähed on väga tihedad ja nende spinnid on lühikesed ja korrapärased. See tekitab väga täpse intervalli impulsside vahel, mis ulatub üksiku pulsari puhul ligikaudu millisekunditest kuni sekunditeni. Pulss on nähtav ainult siis, kui Maa on kiirte suunale piisavalt lähedal. Sarnaselt sellega, et majakat on võimalik näha ainult siis, kui kiir paistab teie suunas.

Impulsid vastavad tähe pööretele. Pöörlemine põhjustab majakaefekti, kuna kiirgus on nähtav vaid lühikeste ajavahemike järel. Werner Becker Max Plancki Maavälise Füüsika Instituudist ütles hiljuti,

Optilise ja kiirguse komposiitpilt Krabi udust. Sellel on näha ümbritsevast udust lähtuv energia, mis on põhjustatud keskse pulsari magnetväljadest ja osakestest.

Vela Pulsar, neutrontäht, mis on supernoovast (suurest tähe plahvatusest) jäänud tähe jäänused. See lendab läbi kosmose, lükatud ainest, mis on visatud ühest neutrontähe pöördepunktist.

Discovery

Esimene pulsar avastati 1967. aastal. Selle avastasid Jocelyn Bell Burnell ja Antony Hewish. Nad töötasid Cambridge'i ülikoolis. Täheldatud emissioonil olid 1,33 sekundiga eraldatud impulsid. Kõik impulsid tulid samast kohast taevas. Allikas pidas kinni sideriaalajast. Esialgu ei saanud nad aru, miks pulsarite kiirguse tugevus korrapäraselt muutub. Sõna pulsar on lühend pulseerivast tähest.

See algne pulsar, mida nüüd nimetatakse CP 1919, toodab raadiolainepikkust, kuid hiljem on leitud, et pulsarid toodavad kiirgust röntgen- ja/või gammakiirguse lainepikkuses.

Nobeli preemiad

1974. aastal sai Antony Hewishist esimene astronoom, kellele anti Nobeli füüsikapreemia. Vastuolu tekitas see, et ta sai auhinna, Bell aga mitte. Ta oli teinud esialgse avastuse, kui ta oli tema doktorant. Bell väidab, et ta ei ole selles küsimuses kibestunud, toetades Nobeli preemiakomitee otsust. "Mõned inimesed nimetavad seda No-Belli auhinnaks, sest nad tunnevad nii tugevalt, et Jocelyn Bell Burnellile oleks pidanud auhinda jagama".

1974. aastal avastasid Joseph Hooton Taylor Jr. ja Russell Hulse esimest korda pulsari kaksiksüsteemis. See pulsar tiirleb ümber teise neutrontähe, mille tiirlemisperiood on vaid kaheksa tundi. Einsteini üldrelatiivsusteooria ennustab, et see süsteem peaks kiirgama tugevat gravitatsioonikiirgust, mis põhjustab orbiidi pidevat kokkutõmbumist, kuna see kaotab orbitaalenergiat. Pulsaari vaatlused kinnitasid peagi seda ennustust, andes esimesed tõendid gravitatsioonilainete olemasolu kohta. Alates 2010. aastast on selle pulsari vaatlused jätkuvalt kooskõlas üldise relatiivsusteooriaga. 1993. aastal anti Taylori ja Hulse'ile Nobeli füüsikaauhind selle pulsari avastamise eest.

Jocelyn Bell Burnelli kaart

Pulsaaride liigid

Astronoomid teavad, et pulsareid on kolme erinevat tüüpi:

pöörlemisjõuga pulsarid, kus kiirgus on põhjustatud pöörlemisenergia kadumisest; kiirgus on põhjustatud neutrontähe pöörlemiskiiruse aeglustumisest.
akkretsiooni jõul olevad pulsarid (milleks on enamik, kuid mitte kõik röntgenpulsarid), kus pulsarile langeva aine gravitatsioonipotentsiaalenergia põhjustab röntgenkiirgust, mida saab Maalt vastu võtta, ja
Magnetaarid, kus äärmiselt tugev magnetväli kaotab energiat, mis põhjustab kiirguse.

Kuigi kõik kolm liiki objekte on neutrontähed, on nende nähtavad tegevused ja füüsika, mis seda põhjustab, väga erinevad. Kuid on mõned asjad, mis on sarnased. Näiteks röntgenpulsarid on tõenäoliselt vanad rotatsioonivõimelised pulsarid, mis on juba suurema osa oma energiast kaotanud ja mida saab uuesti näha alles pärast seda, kui nende kaksikute kaaslased on laienenud ja neilt pärit aine on hakanud neutrontähe peale langema. Akkretsiooniprotsess (neutrontähele langev aine) võib omakorda anda neutrontähele piisavalt nurgamomendienergiat, et muuta see pöörlemisjõuliseks millisekundipulsariks.

Kasutab

Täpne kell Mõne millisekundilise pulsari puhul on pulseerimise regulaarsus täpsem kui aatomikell. Selline stabiilsus võimaldab millisekundiliste pulsarite kasutamist efemerise aja määramisel või pulsarkellade ehitamisel.

Ajastusmüra on kõigi pulsarite puhul täheldatud pöörlemisrežiimi ebaregulaarsuse nimetus. See ajastusmüra on täheldatav juhusliku rändamisena impulsside sageduses või faasis. Ei ole teada, kas ajastusmüra on seotud pulsari glitšidega.

Muud kasutusviisid

Pulsaaride uurimine on toonud kaasa mitmeid kasutusvõimalusi füüsikas ja astronoomias. Olulisemate näidete hulka kuuluvad gravitatsioonikiirguse tõestamine, nagu seda näeb ette üldine relatiivsusteooria, ja esimesed tõendid eksoplaneetide kohta. 1980. aastatel mõõtsid astronoomid pulsarikiirgust, et tõestada Põhja-Ameerika ja Euroopa mandrite eemaldumist üksteisest. See liikumine on tõendiks plaattektoonikast.

Olulised pulsarid

Magnetar SGR 1806-20 tekitas 27. detsembri 2004. aasta eksperimendi käigus suurima galaktikas kunagi nähtud energiapurse.
PSR B1931+24 "... näeb umbes nädal aega välja nagu tavaline pulsar ja seejärel "lülitub välja" umbes üheks kuuks, enne kui taas impulssi toodab. [...] see pulsar aeglustub kiiremini, kui pulsar on sisse- kui välja lülitatud. [..] aeglustumise viis peab olema seotud raadioenergia ja seda põhjustavate asjadega, ja täiendavat aeglustumist võib seletada pulsari magnetväljast väljuvate osakeste tuulega, mis aeglustab pulsari pöörlemiskiirust. [2]
PSR J1748-2446ad on 716 Hz (kordi sekundis) kiirelt pöörlev pulsar, mis on teadaolevalt kõige kiiremini pöörlev pulsar.

Muud allikad

Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Pulsaarastronoomia käsiraamat. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.