Pulsar
Pulsar
Animace rotující neutronové hvězdyVyobrazení gamma záření emitovaného z pulsaru v Krabí mlhovině.
Pulsary jsou rotující neutronové hvězdy, které vyzařují elektromagnetické záření. Intenzita záření se pro vzdáleného pozorovatele pravidelně mění, pravděpodobně v souvislosti s rotací hvězdy. Jedná se o takzvaný majákový efekt.
Werner Becker z Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik řekl v roce 2006,
"Teorie o tom, jak pulsary vyzařují svoji radiaci, je stále v počátcích, a to už po čtyřiceti letech práce... Existuje mnoho modelů, ale žádná přijatá teorie. ... Teprve poslední poznatky nám umožňují vytvoření přesnější představy o vyzařování neutronových hvězd."
Objev
První pulsar objevili v roce 1967 Jocelyn Bellová Burnellová a Antony Hewish z Univerzity v Cambridgi. Protože byli původně popletení nepřirozeně pravidelným vyzařováním pulsaru, nazvali svůj objev LGM-1 (jako little green men = malí zelení mužíčci); později pulsar nazvali PSR 1919+21. Slovo pulsar je složenina z "pulsating star" (pulzující hvězda) a poprvé se objevilo v roce 1968:
Úplně nový druh hvězdy... začala zářit loni 6. srpna a... astronomové jí začali říkat LGM. Teď... se myslí, že je to typ hvězdy mezi bílým trpaslíkem a neutronovou hvězdou. Slovo pulsar se pro ni prostě hodí... Dr. A. Hewish... mi včera řekl: "...Jsem si jistý, že se dnes každý radioteleskop dívá na pulsary." Složený opticko-rentgenový snímek pulsaru Krabí mlhoviny, ukazuje plyny z mlhoviny roztáčené magnetickým polem pulsaru a radiací Pulsar Vela, mrtvola neutronové hvězdy, která zbyla po obřím výbuchu supernovy, prolétá vesmírem poháněná energií tryskající z jednoho z jejích pólů
Astrofyzik Peter A. Sturrock píše, že "když byly poprvé objeveny pravidelné radiové signály z pulsarů, vědci z Cambridge vážně uvažovali, že mohou být od mimozemské civilizace. Projednali tuto možnost a rozhodli se, že jestli je to pravda, tak to nesmí pustit na veřejnost bez vědomí vyšších autorit. Dokonce se zvažovalo, jestli není v nejlepším zájmu lidstva zničit důkazy a na všechno zapomenout!"
CP 1919 vyzařuje rádiové vlny, ale později se zjistilo, že vyzařují také rentgenové nebo gamma paprsky nebo také oboje dohromady. Antony Hewish obdržel v roce 1974 Nobelovu cenu za fyziku za tento objev a s tím spojené práce z oblasti radioastronomie.
Poruchy a kolísání
Pulsy však nejsou přesně pravidelné. Existují náhlé skokové poruchy (anglicky glitch) v periodách rotace pulsarů. V červnu 2006 astronom John Middleditch a jeho tým zveřejnili první předpověď poruch s daty napozorovanými z Rossi X-ray Timing Explorer. Použili měření pulsaru PSR J0537-6910. Kromě toho existuje i kolísání (anglicky wobble). Ukazuje se ale, že vysvětlení těchto jevů si vzájemně odporují.
Druhy pulsarů
Astronomové dnes rozlišují tři druhy pulsarů a to podle energie, která pohání radiaci:
- Rotací poháněné pulsary, kde ztráta rotační energie hvězdy pohání radiaci.
- Pulsary poháněné přírůstkem hmoty (to platí pro většinu, ale ne všechny, rentgenové pulsary), kde gravitační energie z přirůstající hmoty je zdrojem energie (a produkuje rentgenové záření pozorovatelné ze Země).
- Magnetary, kde radiaci pohání rozklad extrémně silného magnetického pole.
I když se ve všech třech případech jedná o neutronové hvězdy, jejich pozorovatelné chování a fyzikální základ se dost liší. Přesto mají určitá spojení. Například rentgenové pulsary jsou pravděpodobně staré rotační pulsary, které už ztratily většinu energie a jsou viditelné jen poté co jejich společník (dvojhvězda) naroste a začne předávat svou hmotu neutronové hvězdě. Proces narůstání může zase předat dostatek úhlové rychlosti neutronové hvězdě a ta ji začne "recyklovat" jako rotací poháněný milisekundový pulsar.
Využití
Studium pulsarů se uplatnilo ve fyzice a astronomii. Mezi hlavní výsledky se řadí potvrzení existence gravitační radiace tak jak ji předpověděla obecná teorie relativity a první objevení planetárního systému mimo naši soustavu.
Významné pulsary
- První rádiový pulsar, CP1919 (teď známý jako CP1919+21) s pulsační periodou 1,337 sekundy a délkou pulsu 0,04 sekundy, byl objeven v roce 1967
- První dvojitý pulsar, PSR 1913+16, potvrdil obecnou teorii relativity a dokázal existenci gravitačních vln.
- První milisekundový pulsar, PSR B1937+21
- První rentgenový pulsar, Cen X-3
- První přírůstkový milisekundový pulsar, SAX J1808,4-3658
- První pulsar s planetami, PSR B1257+12
- První dvojitý pulsar, PSR J0737-3039
- Magnetar SGR 1806-20 vytvořil největší výbuch energie zaznamenaný v Galaxii 27. prosince 2004
- PSR B1931+24 "... vypadá jako normální pulsar asi týden a pak se najednou vypne asi na měsíc, než zase začne vyzařovat energii... tento pulsar se zpomaluje rychleji, když je zapnutý, než když nefunguje... brzdící mechanismus musí být nějak spojený s radiovými emisemi a proces, který je vytváří a také dodatečné brzdění se dá vysvětlit větrem částic, který opouští magnetosféru pulsaru a odnáší rotační energii.
- PSR J1748-2446ad, je při 716 Hz nejrychleji se točícím známým pulsarem.
- PRS J2144-3933, nejpomalejší známý pulsar, perioda 8,51s