Подвійний пульсар

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до навігації Перейти до пошуку
Подвійний пульсар в уявленні художника

Подві́йний пульса́р — пульсар, який має другий компонент, що часто є нейтронною зорею або білим карликом. Принаймні в одному випадку (PSR J0737−3039) другий компонент також є пульсаром. Подвійні пульсари належать до об'єктів, що дозволяють фізикам перевіряти висновки загальної теорії відносності внаслідок сильних гравітаційних полів в околі таких об'єктів. Хоча об'єкт-компаньйон пульсара зазвичай складно або неможливо спостерігати безпосередньо, його наявність можна встановити дослідженням залежності імпульсів пульсара від часу (англ. timing of the pulses), що можливо з високою точністю за використання радіотелескопів.

Історія[ред. | ред. код]

Перший подвійний пульсар, PSR B1913+16 відкрили в 1974 році в обсерваторії Аресібо Джозеф Готон Тейлор і Рассел Алан Галс, які отримали в 1993 році Нобелівську премію з фізики. Коли Галс спостерігав відкритий пульсар PSR B1913+16, то помітив, що частота пульсації змінюється за деякою закономірністю. Він зробив висновок, що пульсар обертається дуже близько й із високою швидкістю навколо іншої зорі, період пульсацій змінюється відповідно до ефекту Доплера: при наближенні пульсара до спостерігача імпульси спостерігаються частіше, при видаленні пульсара кількість реєстрованих за той самий проміжок часу імпульсів буде меншою. Імпульси можна уявляти у вигляді цокання годинника; зміна частоти цокання свідчить про зміну швидкості пульсара відносно спостерігача. Галс і Тейлор, за спостереженнями флуктуацій імпульсів, визначили також, що зорі мають приблизно однакові маси, що призвело до припущення про те, що другий компонент також є нейтронною зорею. Спостереження імпульсів проводяться з точністю до 15 мкс.[1]

Дослідження подвійного пульсара PSR B1913+16 привело до першого точного визначення маси нейтронних зір, котрі використовують властивості релятивістського уповільнення часу.[2] Коли два тіла близько розташовані, гравітаційне поле посилюється, час протікає повільніше, проміжок часу між двома імпульсами збільшується. Під час руху пульсара в слабшому полі частота імпульсів збільшується.

До моменту відкриття гравітаційних хвиль і досліджень LIGO[3] подвійні пульсари були єдиними об'єктами, за якими вчені могли виявити існування гравітаційних хвиль; загальна теорія відносності передбачала, що дві нейтронні зорі будуть випромінювати гравітаційні хвилі під час руху навколо спільного центра мас, що призведе до зменшення орбітальної енергії, зближення зір і зменшення орбітального періоду. Модель з 10 параметрами, що включає інформацію про кеплерівські орбіти, поправки до кеплерівських орбіт (наприклад, швидкість руху перицентра, гравітаційне червоне зміщення, зміна орбітального періоду, релятивістське уповільнення часу), достатня для подання властивостей пульсара в часі.[4][5]

Вимірювання зменшення орбітальної енергії системи PSR B1913+16 майже ідеально відповідали прогнозам теорії Ейнштейна. Теорія відносності пророкує, що поступово орбітальна енергія переходить в енергію гравітаційного випромінювання. Дані про орбітальний період PSR B1913+16, отримані Тейлором, Дж. М. Вайсбергом (англ. Joel M. Weisberg) і колегами, підтверджують висновки теорії; в 1982 році[2] і пізніше[1][6] вчені підтвердили наявність різниці в спостережуваному проміжку часу між двома мінімумами, порівняно з очікуваним часом за сталої відстані між компонентами. Протягом десятиліття після відкриття орбітальний період системи зменшувався на 76 мільйонних секунди на рік. Подальші спостереження підтвердили цей висновок.

Ефекти[ред. | ред. код]

Іноді другий компонент подвійного пульсара збільшується в розмірах настільки, що частина речовини падає на пульсар. Падаючи газ нагрівається, що може створювати рентгенівське випромінювання. Перетікання речовини часто приводить до утворення акреційного диска.

Пульсари також створюють вітер з частинок, що рухаються з релятивістськими швидкостями, які, в разі подвійного пульсара, можуть деформувати і зруйнувати магнітосферу компонентів системи.

Примітки[ред. | ред. код]

  1. а б Weisberg, J. M.; Nice, D. J.; Taylor, J. H. Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16 // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 2010. — Vol. 722 (29 July). — P. 1030—1034. — arXiv:1011.0718v1. — Bibcode:2010ApJ...722.1030W. — DOI:10.1088/0004-637X/722/2/1030.
  2. а б Taylor, J. H.; Weisberg, J. M. A new test of general relativity - Gravitational radiation and the binary pulsar PSR 1913+16 // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1982. — Vol. 253 (29 July). — P. 908—920. — Bibcode:1982ApJ...253..908T. — DOI:10.1086/159690.
  3. Abbott, Benjamin P. Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger // Physical Review Letters : journal. — 2016. — Vol. 116, no. 6 (29 July). — P. 061102. — arXiv:1602.03837. — Bibcode:2016PhRvL.116f1102A. — DOI:10.1103/PhysRevLett.116.061102. — PMID:26918975.
  4. Weisberg, J. M.; Taylor, J. H.; Fowler, L. A. Gravitational waves from an orbiting pulsar // Scientific American. — Springer Nature, 1981. — Vol. 245 (10). — P. 74—82. — Bibcode:1981SciAm.245...74W. — DOI:10.1038/scientificamerican1081-74.
  5. Martha Haynes. Binary Pulsar PSR 1913+16. Astro 201. Cornell University. 
  6. Taylor, J. H.; Weisberg, J. M. Further experimental tests of relativistic gravity using the binary pulsar PSR 1913 + 16 // The Astrophysical Journal : journal. — IOP Publishing, 1989. — Vol. 345 (29 July). — P. 434—450. — Bibcode:1989ApJ...345..434T. — DOI:10.1086/167917.

Посилання[ред. | ред. код]