Language
Country/Area
No result found
Раскрывая секреты миллисекундных пульсаров: почему они вращаются так быстро?
Миллисекундные пульсары (MSP) — это пульсары с периодом вращения менее десяти миллисекунд. Эти звезды привлекли внимание астрономов своими удивительными скоростями вращения. Они обнаружены в радио-, рентгеновском и гамма-диапазонах электромагнитного спектра. Предполагается, что миллисекундные пульсары образуются путем аккреции вещества из звезды-компаньона в двойной системе, в результате чего эти старые нейтронные звезды начинают вращаться быстрее, поэтому их иногда называют рециркулирующими пульсарами.
Считается, что миллисекундные пульсары связаны с маломассивными рентгеновскими двойными галактиками, а их формирование и эволюция остаются важными темами в астрономических исследованиях.
Происхождение миллисекундных пульсаров
Современные теории в целом полагают, что миллисекундные пульсары связаны с маломассивными рентгеновскими двойными системами. Когда внешний слой звезды-компаньона в этих системах превышает предел Роха, вещество перетекает в аккреционный диск нейтронной звезды, который заставляет пульсар вращаться. Скорость увеличивается до нескольких сотен оборотов в секунду. Могут существовать доказательства того, что стандартные эволюционные модели не могут объяснить эволюцию всех миллисекундных пульсаров, особенно некоторых молодых миллисекундных пульсаров с более сильными магнитными полями.
Например, PSR B1937+21 представляет собой особый случай, и исследования показали, что разные миллисекундные пульсары могут быть образованы по крайней мере двумя разными процессами, а природа второго процесса остается загадкой. В настоящее время известно, что в шаровых скоплениях обнаружено около 130 миллисекундных пульсаров, что согласуется с гипотезой об ускорении вращения во время их формирования, поскольку такая высокая плотность звезд увеличивает вероятность взаимодействия пульсаров с гигантскими звездами-компаньонами.
Предел скорости вращения пульсара
В 1982 году был открыт первый миллисекундный пульсар PSR B1937+21, вращающийся со скоростью около 641 оборота в секунду. Самым быстрым пульсаром, обнаруженным на сегодняшний день, является PSR J1748-2446ad, открытый в 2004 году и вращающийся со скоростью 716 оборотов в секунду. Современные модели структуры и эволюции нейтронной звезды предсказывают, что если скорость вращения превысит 1500 оборотов в секунду, нейтронная звезда распадется, а когда скорость вращения превысит 1000 оборотов в секунду, ее потеря энергии превысит эффект ускорения процесса аккреции. .
Хотя такие кандидаты, как XTE J1739-285, демонстрируют чрезвычайно высокие скорости вращения, надежная статистическая поддержка все еще отсутствует.
Наблюдения показали, что на скорость вращения квазаров, скорее всего, влияет гравитационное излучение. Например, IGR J00291+5934 вращается со скоростью 599 оборотов в секунду и является одним из основных кандидатов на будущее обнаружение гравитационных волн. Миллисекундные пульсары, благодаря своим высокоточным временным характеристикам, могут использоваться как чувствительный инструмент для обнаружения окружающей среды. Они могут обнаруживать небесные тела размером с астероиды в окружающей области и измерять их массы.
Обнаружение гравитационных волн и синхронизация пульсаров
Существование гравитационных волн является ключевым предсказанием общей теории относительности Эйнштейна. Эти волны возникают из крупномасштабного движения материи, ряби в ранней Вселенной и динамики самого пространства-времени. Будучи высокоточными часами, миллисекундные пульсары имеют богатый потенциал применения в небесной механике, сейсмологии нейтронных звезд и галактической астрономии.
Самые ранние предложения по использованию пульсаров в качестве детекторов гравитационных волн стали возможны благодаря технологическому прогрессу в этих устройствах.
В конце 1970-х годов Сажин и Детвейлер предложили идею использования пульсаров в качестве детекторов гравитационных волн, представив себе рукав в пространстве между Землей и далеким пульсаром. Благодаря исследованиям Фостера и Бэкера в 1990 году этот метод был еще больше усовершенствован, особенно для применения высокостабильных миллисекундных пульсаров.
Перспективы на будущее
В планах на будущее — дальнейшее исследование гравитационно-волнового фона с использованием точных методов синхронизации пульсаров. В 2023 году NANOGrav опубликовал результаты 15-летних данных, которые предварительно показали существование гравитационно-волнового фона и впервые измерили кривую Хеллингса-Даунса. Этот результат предоставил убедительные экспериментальные доказательства обнаружения гравитационных волн.
Изучение миллисекундных пульсаров не только обогащает наше понимание вселенной, но и может раскрыть множество неразгаданных тайн. Итак, какие новые открытия принесут нам эти загадочные и быстро вращающиеся небесные тела?
p>