Pulsar
A pulzárok olyan neutroncsillagok, amelyek gyorsan forognak, és egy keskeny sugárnyaláb mentén hatalmas elektromágneses sugárzást bocsátanak ki. A neutroncsillagok nagyon sűrűek, és rövid, szabályos pörgésük van. Ez nagyon pontos időközöket eredményez az impulzusok között, amelyek egy-egy pulzár esetében nagyjából az ezredmásodpercektől a másodpercekig terjednek. Az impulzus csak akkor látható, ha a Föld elég közel van a sugár irányához. Hasonlóan ahhoz, ahogyan egy világítótornyot is csak akkor látunk, ha a sugár a mi irányunkba világít.
Az impulzusok megegyeznek a csillag fordulataival. A forgás világítótorony-hatást okoz, mivel a sugárzás csak rövid időközönként látható. Werner Becker, a Max Planck Földönkívüli Fizikai Intézet munkatársa nemrégiben elmondta,
Összetett optikai/sugárzási kép a Rák-ködről. A képen látható a környező ködből érkező energia, amelyet a központi pulzár mágneses mezői és részecskéi okoznak.
A Vela pulzár, egy neutroncsillag, amely egy szupernóvából (egy csillag nagy robbanásából) visszamaradt csillag maradványa. Az űrben repül, a neutroncsillag egyik fordulópontjából kilökődött anyag által taszítva.
Discovery
Az első pulzárt 1967-ben fedezték fel. Jocelyn Bell Burnell és Antony Hewish fedezte fel. A Cambridge-i Egyetemen dolgoztak. A megfigyelt emisszió 1,33 másodpercenként váltakozó impulzusokat mutatott. Az impulzusok mind ugyanarról az égboltról jöttek. A forrás betartotta a sziderikus időt. Eleinte nem értették, miért változik rendszeresen a pulzárok sugárzásának erőssége. A pulzár szó a "pulzáló csillag" rövidítése.
Ez az eredeti pulzár, amelyet ma CP 1919-nek neveznek, rádióhullámhosszúságú sugárzást produkál, de később kiderült, hogy a pulzárok a röntgen- és/vagy gammasugárzás hullámhosszán is sugároznak.
Nobel-díjak
1974-ben Antony Hewish lett az első csillagász, aki fizikai Nobel-díjat kapott. Ellentmondás történt, mert ő kapta a díjat, Bell pedig nem. Az eredeti felfedezést ugyanis ő tette, miközben a doktorandusz hallgatója volt. Bell ezen a ponton nem állítja, hogy keserűséggel viseltetett volna, és támogatta a Nobel-díjbizottság döntését. "Egyesek No-Bell-díjnak nevezik, mert annyira határozottan úgy érzik, hogy Jocelyn Bell Burnellnek osztoznia kellett volna a díjban".
1974-ben Joseph Hooton Taylor Jr. és Russell Hulse először fedezett fel pulzárt egy kettős rendszerben. Ez a pulzár egy másik neutroncsillag körül kering, keringési ideje mindössze nyolc óra. Einstein általános relativitáselmélete szerint ennek a rendszernek erős gravitációs sugárzást kellene kibocsátania, ami a pálya folyamatos összehúzódását eredményezi, mivel a rendszer keringési energiát veszít. A pulzár megfigyelései hamarosan megerősítették ezt a jóslatot, és ez volt az első bizonyíték a gravitációs hullámok létezésére. A pulzár megfigyelései 2010 óta továbbra is megfelelnek az általános relativitáselméletnek. 1993-ban Taylor és Hulse fizikai Nobel-díjat kapott a pulzár felfedezéséért.
Jocelyn Bell Burnell táblázata
Pulzárok fajtái
A csillagászok tudják, hogy háromféle pulzár létezik:
- Rotációs energiával működő pulzárok, ahol a sugárzást a forgási energia elvesztése okozza; a sugárzást a neutroncsillag forgási sebességének lassulása okozza.
- az akkréciós energiával működő pulzárok (amelyek a legtöbb, de nem az összes röntgenpulzárt alkotják), ahol a pulzárra hulló anyag gravitációs potenciális energiája a Földről is fogható röntgensugárzást okoz, és
- Magnetárok, ahol egy rendkívül erős mágneses mező veszít energiát, ami a sugárzást okozza.
Bár mindhárom objektumtípus neutroncsillag, az általuk látható dolgok és az ezt okozó fizika nagyon különböző. De van néhány dolog, ami hasonló. A röntgenpulzárok például valószínűleg régi, forgási energiával működő pulzárok, amelyek már elvesztették energiájuk nagy részét, és csak azután láthatók újra, hogy kettős társuk kitágult, és az abból származó anyag elkezdett a neutroncsillagra hullani. Az akkréciós folyamat (a neutroncsillagra hulló anyag) viszont elegendő szögimpulzusenergiát adhat a neutroncsillagnak ahhoz, hogy az egy forgási energiával működő milliszekundumos pulzárrá váljon.
Használja a
Pontos óra Néhány ezredmásodperces pulzár esetében a pulzálás szabályossága pontosabb, mint egy atomóra. Ez a stabilitás lehetővé teszi, hogy a milliszekundumos pulzárokat az ephemeris idő meghatározására vagy pulzárórák építésére használják.
Az időzítési zaj a pulzárokban megfigyelhető forgási szabálytalanságok elnevezése. Ez az időzítési zaj az impulzus frekvenciájának vagy fázisának véletlenszerű vándorlásaként figyelhető meg. Nem ismert, hogy az időzítési zajnak van-e köze a pulzárok hibáihoz.
Egyéb felhasználások
A pulzárok tanulmányozása számos felhasználási területet eredményezett a fizikában és a csillagászatban. A legfontosabb példák közé tartozik az általános relativitáselmélet által megjósolt gravitációs sugárzás bizonyítása és az exobolygók első bizonyítása. Az 1980-as években a csillagászok pulzársugárzást mérve bizonyították, hogy az észak-amerikai és az európai kontinens távolodik egymástól. Ez a mozgás a lemeztektonika bizonyítéka.
Fontos pulzárok
- Az SGR 1806-20 magnetár a galaxisban valaha látott legnagyobb energia-kitörést produkálta egy 2004. december 27-i kísérlet során.
- A PSR B1931+24 "... körülbelül egy hétig úgy néz ki, mint egy normális pulzár, majd körülbelül egy hónapra "kikapcsol", mielőtt újra pulzusokat produkálna. [...] ez a pulzár gyorsabban lelassul, amikor a pulzár be van kapcsolva, mint amikor ki van kapcsolva. [... a] lassulás módjának a rádióenergiával és az azt okozó dolgokkal kell összefüggésben állnia, és az extra lassulást a pulzár mágneses mezejéből kilépő részecskeszéllel lehet magyarázni, amely lelassítja a pulzár forgási sebességét. [2]
- A PSR J1748-2446ad 716 Hz-es (másodpercenkénti fordulatszámával) a leggyorsabban forgó ismert pulzár.
Egyéb források
- Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. A pulzárcsillagászat kézikönyve. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.
