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見えない星: パルサー信号から隠れた仲間を推測する方法?
広大な宇宙において、パルサー、特に伴星系で形成される連星パルサーの存在は、天体物理学者に重要な研究リソースを提供します。これらの連星パルサーは、パルサーと白色矮星または中性子星から構成されるシステムであることが多く、時間が経つにつれて、科学者は正確なパルス信号を通じてその隠れた伴星の存在を推測できるようになります。
パルサーから発せられる信号は、本質的には正確な時計のようなもので、そのパルス周波数を通じて伴星の存在を観察できます。
1974 年、ジョセフ フートン テイラー ジュニアとラッセル ハルスはアレシボ天文台で最初の連星パルサー PSR B1913+16 を発見し、この重要な発見により 1993 年のノーベル物理学賞を受賞しました。この研究は、パルサーのパルス周波数が伴星の運動に伴って変化し、この変化はドップラー効果の影響によるものであることを示しています。パルスは、パルサーが地球に向かって移動するにつれてより頻繁に発生し、地球から遠ざかるにつれてより頻繁に発生します。したがって、科学者はこれらのパルスの変化から伴星の質量と運動の特徴を推測することができます。
科学者は、正確なパルス時間測定を通じて、連星パルス銀河の動作を徹底的に説明することができます。
PSR B1913+16 の発見は、パルサーとその仲間に対する人々の理解を深めただけでなく、アインシュタインの一般相対性理論をテストするための重要な実験プラットフォームにもなりました。測定によれば、この一対の連星の質量はほぼ等しく、相対性理論によれば、伴星が近づくにつれてパルス間の時間間隔は強い重力場の影響を受ける。この現象は重力レッドシフトと呼ばれます。
PSR B1913+16 のさらなる観測により、科学者たちはパルサーの公転周期が時間の経過とともに徐々に短縮したことを確認し、これらの変化はアインシュタインの予測と非常に一致しており、一般相対性理論を検証するためのもう 1 つの重要な証拠となっています。この重力放射線は時間に応じて減少するため、脈動する連星銀河の観測における重要な研究対象となっています。
重力波が初めて観測されたとき、科学界における検証方法は再び覆され、連星パルサーの役割がますます顕著になりました。
さらに調査を進めると、パルサーと比較的高質量の白色矮星から構成される連星系である中間質量連星パルサー (IMBP) も発見しました。このタイプのパルサーの回転周期は比較的長く、通常は 10 ～ 200 ミリ秒です。一例は、約 1.3 太陽質量の質量を持つ白色矮星であるパルサーである PSR J2222−0137 です。この系は地球から約 870 光年離れており、既知の連星パルサーの中で最も近いものの 1 つです。
IMBP の伴星の質量と独特の性質は、PSR J2222−0137 B などの高品質の白色矮星であり、非常に低い温度を持ち、「ダイヤモンド星」とも呼ばれています。同時に、その結晶化された特性により宇宙でユニークなものとなり、連星系とその相互作用のさらなる探求をさらに刺激します。
伴星の存在は、パルサーの放射とその宇宙環境に大きな影響を与えます。 ”
連星パルサーのもう 1 つの特徴は、パルサーと伴星の間で物質が交換されることです。多くの通常の伴星は進化中に膨張し、物質の外層をパルサーに向かって投げます。このプロセスは X 線放射を生成し、X 線二元相を生成し、パルサーを取り囲む降着円盤の形成につながる可能性があります。パルサーによって生成される「風」または相対論的粒子流は、伴星の磁場に影響を与える可能性があり、パルスの放射に劇的な影響を与える可能性があります。これらの相互作用は、パルサーとその環境についての新たな洞察を私たちにもたらします。
要約すると、連星パルサーは基本的な物理法則をテストするための優れたツールであるだけでなく、宇宙の構造をより深く理解するのに役立つ重要な窓でもあります。モニタリング技術が向上し続けるにつれて、これらの測定されたパルス信号から、観測されていない伴星の特性をより正確に推測できるようになり、宇宙の理解が一歩前進するでしょう。このような複雑な宇宙では、私たちの視界から隠れている未発見の伴星がどれほどあるでしょうか?
