ПЕРЕЛІК ДИСЦИПЛІН:
  • Адміністративне право
  • Арбітражний процес
  • Архітектура
  • Астрологія
  • Астрономія
  • Банківська справа
  • Безпека життєдіяльності
  • Біографії
  • Біологія
  • Біологія і хімія
  • Ботаніка та сільське гос-во
  • Бухгалтерський облік і аудит
  • Валютні відносини
  • Ветеринарія
  • Військова кафедра
  • Географія
  • Геодезія
  • Геологія
  • Етика
  • Держава і право
  • Цивільне право і процес
  • Діловодство
  • Гроші та кредит
  • Природничі науки
  • Журналістика
  • Екологія
  • Видавнича справа та поліграфія
  • Інвестиції
  • Іноземна мова
  • Інформатика
  • Інформатика, програмування
  • Історичні особистості
  • Історія
  • Історія техніки
  • Кибернетика
  • Комунікації і зв'язок
  • Комп'ютерні науки
  • Косметологія
  • Короткий зміст творів
  • Криміналістика
  • Кримінологія
  • Криптология
  • Кулінарія
  • Культура і мистецтво
  • Культурологія
  • Російська література
  • Література і російська мова
  • Логіка
  • Логістика
  • Маркетинг
  • Математика
  • Медицина, здоров'я
  • Медичні науки
  • Міжнародне публічне право
  • Міжнародне приватне право
  • Міжнародні відносини
  • Менеджмент
  • Металургія
  • Москвоведение
  • Мовознавство
  • Музика
  • Муніципальне право
  • Податки, оподаткування
  •  
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

         
     
    Пульсар
         

     

    Астрономія

    С О Д Е Р Ж А Н И Е.

    1. Новий радіотелескоп в Кембриджі.

    2. Відкриття першого пульсара (розповідає Джоселин Белл).

    3. Пульсари має малі розміри.

    4. Чи можна побачити пульсари?

    5. Пульсар в Крабоподібної туманності - видима зірка.

    6. Що таке пульсари?

    7. Томас Голд пояснює пульсари.

    8. Питання на які немає відповідей. а) чи дійсно пульсари нетронние зірки. б) чи є у пульсарів планети. в) як утворюються пульсари.

    _ 2Пульсари.

    Повідомлення, опубліковане в лютому 1968 року в англійському журналі "Nature", було настільки дивно, що його тут же подхва-Тіла вся світова преса. Група вчених Кембриджу, керована

    Ентоні Хьюішем, повідомляла про те, що їй вдалося прийняти радіосіг-нали з глибин всесвіту.

    Після другої світової війни почався розквіт Радіоастрон-ми Академії. Космічний газ - міжзоряний речовина - має спосіб-ністю випромінювати і поглинати випромінювання в області радіочастот.

    Подібно світлу, це випромінювання проходить крізь земну атмосферу і може слугувати додатковим джерелом інформації про Всесвіт.

    Досліджуючи космічне радіовипромінювання, можна отримувати відомості про властивості міжзоряного речовини в нашій Галактиці; вдається також приймати і аналізувати радіовипромінювання міжзоряного газу в інших зоряних системах. Галактики, що дають особливо інтенсивне радіовипромінювання, отримали назву радіогалактик.

    які приходять до нас радіовипромінювання зазнає впливу речовини, що викидається Сонцем і рухається в міжпланетному просторі до кордонів Сонячної системи. Спостережувані через це тимчасові флуктуації радіовипромінювання багато в чому подібні мерехтіння світла зірок, обумовленому рухами повітряних мас в атмосфері.

    Саме для дослідження подібних флуктуацій, зумовлених міжпланетним речовиною, і був призначений радіотелескоп, будів-будівництві якого було розпочато в Кембриджі в 60-і роки. На площа-ді у два гектари було встановлено більше двох тисяч окремих ан-тенних елементів. Оскільки за допомогою цього антенного поля перед-належало дослідити флуктуації випромінювання радіоджерела, викликані сонячним вітром, приймальний пристрій було розраховано на реєстрацію швидких змін приходить радіовипромінювання.

    Колишні радіотелескопи не давали такої можливості, і з цього кембриджський радіотелескоп неначе спеціально був пристосований для відкриття бистропеременних сигналів від пульсарів - відкриття, яке відсунула на другий план те завдання, заради якої радіо-телескоп був побудований: дослідження флуктуацій радіовипромінювань, обумовлених сонячним вітром.

    Оскільки повертати гігантську антену неможливо, подоб - ний радіотелескоп приймає радіовипромінювання з вузької смуги не-

    - 2 -

    бесной сфери, що проходить над антеною радіотелескопу, поки

    Земля робить своє добове обертання. У липні 1967 будів-будівництві було закінчено і почалися спостереження. Цілодобово ре-гістріровалась інтенсивність приходить радіовипромінювання з довжиною хвилі 3.7 метра. За тиждень на 210 метрах діаграмний стрічки само-переписувач малював криві інтенсивності випромінювання від 7 ділянок неба.

    Зусилля були спрямовані на пошук стабільних радіоджерела, через одержанні яких "мерехтять", взаємодіючи з сонячним вітром.

    спостереженнями на телескопі і трудомісткою обробкою результатів займалася аспірантка Джоселин Белл. Її цікавили швидкі флуктуації радіовипромінювань від космічних джерел, що потрапляють у поле зору телескопа при добовому обертанні Землі.

    Дев'ять років по тому Джоселин Белл у своїй промові на одному з прийомів згадувала про той час, коли вона під керівництвом хь-юіша працювала в Кембриджі над дисертацією. Вона розповідала про що виходить з-під пера самописця нескінченною стрічці, яку їй доводилося переглядати. Після перших трьох десятків метрів вона навчилася розпізнавати радіоджерела, мерехтливі через сонячно-го вітру, і відрізняти їх від радіоперешкод земного походження.

    "Через шість або вісім тижнів після початку досліджень я обра-Тіла увагу на які -то відхилення сигналу, зареєстровано-го самописцем. Ці відхилення не дуже схожі на мерехтіння ра-діоісточніка; не були вони схожі і на земні радіоперешкоди. Крім того, мені згадалося, що подібні відхилення мені одного разу зустрічалися і раніше, коли реєструвалося випромінювання від цього ж ділянки неба. " Дж. Белл хотіла повернутися до цього запису, але її затримали інші справи. Тільки в кінці жовтня 1967 вона знову зайнялася цим явищем і спробувала записати сигнал з більш високим тимчасовим дозволом. Однак джерело цього разу знайти не вдалося: він знову дав про себе знати лише до кінця листопада.

    "На стрічці, що виходить з-під пера самописця, я бачила, що сигнал складається з ряду імпульсів. Моє припущення про те, що імпульси слідують один за одним через однакові проміжки вре-мени, підтвердилося відразу ж, як тільки стрічка була вийнята з приладу. Імпульси були розділені інтервалом в одну і одну третину секунди (див. рис.1). Я відразу зв'язалася з Тоні Хьюішем, ко-торий читав у Кембриджі лекцію для першокурсників. Першої реак-цією його було заявити, що імпульси - справа рук людських. Це було природно за даних обставин. Однак мені почім-му-то здавалося можливим, що сигнал може йти і від будь-ні-будь зірки. Все-таки Хьюіш зацікавився тим, що відбувається і на другий день прийшов на телескоп як раз в той час, коли джерелом нік входив в полі зору антени - і сигнал, на щастя, з'явився знову. " Отримано з усією очевидністю мав неземне проісхожде-ня, оскільки сигнал з'являвся щоразу коли телескоп оказ-вався на цю ділянку неба. З іншого боку, імпульси виглядали так, ніби їх посилають люди. Бути може, це представники неземної цивілізації? Навряд чи, в іншому, сигнал йшов від планети, що обертається навколо зірки. У цьому випадку відстань між со-Седнів імпульсами змінювалося б згідно з періодом обертання планети, оскільки відстань до радіоджерела було б непосто-янно. "Незадовго до Різдва я запропонувала Тоні Хьюішу виступити на конференції й на самому високому науковому рівні поставити воп-рос про те, яким чином слід тлумачити ці результати. Ми не вірили, що сигнали посилає якась чужа цивілізація, од-нако таке припущення одного разу висловлювалася, і в нас не було доказів, що ми маємо справу з радіовипромінюванням природного походження. Якщо ж припустити, що десь у всесвіті нами були виявлені живі істоти, то виникала цікава пробле-ма: як слід оприлюднювати ці результати, що б це було зроблено з усією відповідальністю? Кому першим повідомити про це

    ? Того дня ми так і не вирішили цю проблему: я вирушила до-мій в повній розгубленості. Мені потрібно було писати свою діссерта-цію, а тут звідкілясь узялися ці окаянні "зелені чоловічки", які обрали саме мою антену і робочу частоту телескопа, щоб встановити зв'язок з землянами. Підкріпившись вечерею, я знову вирушила в лабораторію, щоб проаналізувати ще ніс-колько стрічок. Незадовго до закриття лабораторії я переглядала запис, що відноситься до зовсім до іншого ділянці неба і на фо-ні сигналу від потужного радіоджерела Кассіопея А побачила знайомих мі обурення. Лабораторія закривалася, і мені довелося йти, але я знала, що саме цю ділянку неба рано вранці буде в полі зору телескопа . Через холод щось зіпсувався у прийом-ном пристрої нашого телескопа. Звичайно, так завжди і буває!

    Однак я поклацав вимикачем, докорив, посокрушалась, і хвилин п'ять установка працювала нормально. І це були ті ж п'ять хвилин, коли з'явилися обурення. Цього разу обурення мали вигляд імпульсів, які прямують через 1,2 секунди. Я поклала стрічки на стіл Тоні і відправилася святкувати Різдво. Яка удача! Було абсолютно неймовірно, щоб "зелені чоловічки" з двох різних цивілізацій обрали одну й ту ж хвилю і той же час для посилки сигналів на нашу планету ".

    Незабаром Джоселин Белл виявила ще два пульсара, а наприкінці січня 1968 було надіслано повідомлення в журнал" Nature ". У ньому йшлося про перші пульсара.

    Найбільше пульсари астрономів вразили тим, що інтенсив-ність їх випромінювання змінювалася надзвичайно швидко. У найбільш швидких змінних зір період, з яким змінюється їх блиск, може становити одну годину чи того менше. Блиск білого карлика в подвійній зоряній системі Нової 1934 року в сузір'ї Геркулеса змінюється з періодом 70 секунд - але пульсари залишили цей ре-корд далеко позаду. На це вказували і дослідження, проведені в наступні місяці: з чим більш високим тимчасовим дозволом реєструвалися імпульси, тим ясніше проглядалося їх тонка структура, що показує, що інтенсивності радіовипромінювань вимірюв-вується за десятитисячні частки секунди. (Рис. 2).

    За швидкості зміни інтенсивності випромінювання можна оцінити розміри тієї області простору, з якої воно виходить. Пере-Мотрі для простоти півсферу, віддалену від спостерігача на велику відстань, що й неозброєним оком, і в телескоп воно виглядає просто точкою (рис. 3). Нехай на поверхні сфери відбувається дуже короткий спалах світла. Що ж бачить видалений спостерігач? Випромінювання поширюється від сфери зі швидкістю світла. Оскільки відстань від спостерігача до різних точок сфери не однаково, випромінювання, одночасно іспущенное усіма точками сфери, приходить до спостерігача в різні моменти време-ни: спочатку надходить сигнал від центру "видимого диска", що найближче до спостерігача, потім від навколишнього його області , і, нарешті, від країв. Таким чином, зареєстрований спостерігачем імпульс "розмазується" - він має велику тривалість, ніж ис-Ходна короткий імпульс світла. Тривалість імпульсу відвели-Чіван на той час, за який світло проходить відстань, рав-ве радіусу сфери. Сказане можна поширити не тільки на короткі світлові імпульси, а й на будь-які зміни яскравості све-чення сфери, оскільки сигнал, що відповідає, як зменшення, так і збільшення яскравості, доходить до спостерігача від різних точок сфери за неоднаковий час. "Розмазування" сигналу буде спостерігатися і в тому випадку, коли форма випромінюючого об'єкту від-Ліча від сферичної.

    Таким чином, якщо реєструються зміни яскравості джерелом ника відбуваються, скажімо, за десятитисячні частки секунди, то з цього випливає, що розміри джерела не можуть бути істотно більше того відстані, яку світло проходить за цей час, тобто 30 км. Якби джерело мав великі розміри, то зміни яскравості "розмазували" б на більш тривалий час. У межах одного імпульсу інтенсивність змінюється протягом однієї десятитисячне частки секунди; це видно по крутих фронтах зубців на ри-Сунки 2. Оскільки радіовипромінювання поширюється зі швидкістю світла, з цього можна зробити висновок, що об'єкт, від якого виходить імпульс, має в поперечнику не більше декількох сотень кіломет-рів. Подібні розміри надзвичайно малі в порівнянні з тими, з якими ми звикли мати справу у Всесвіті. Діаметр білих кар-ликів становить кілька десятків тисяч кілометрів; діаметр

    Землі дорівнює приблизно 13 тис. км. Таким чином, сигнали пульсу-рів несуть відомості про те, наскільки малі ті області простору у всесвіті, з яких виходить це надзвичайно інтенсивне ра-діоізлученіе.

    Незабаром з різних місць земної кулі стали надходити повідомлення про знову відкриваються пульсара . Сьогодні їх відомо більше трьох-сот. Періоди їх лежать в межах від 0,0016 секунд (у PSR

    1937 +21) до 4,3 секунди (у PSR 1845-19). Літери PSR позначають слово "пульсар", далі даються пряме сходження в годинах (19 5h 0) і хвилинах (37 5m 0) і відхилення в градусах (-19 5о 0).
    Відомо шістнадцять пульсарів, періоди яких менше 12 мілісекунд.

    Самий далекий пульсар знаходиться на відстані 1,3 кпк. Найближчий пульсар віддалений від Землі приблизно на 60 пк (в десятки разів далі, ніж найближчі зірки), а самий далекий зафіксований на відстані близько 25 кпк, тобто далеко за центром Галактики.

    Природно припустити, що пульсари утворюються й в інших га-лактики. Поки відкрили по одному короткоперіодичні Пульсару у Великому і Малому Магелланових хмарах. Дев'ятнадцять пульсарів знайдено у кульових скупченнях.

    Хоча за формою окремі імпульси не цілком повторюють один одного, період пульсара відрізняється високою постійністю. Іноді імпульси пропадають, але після відновлення прийому слідують в точ-ності в колишньому ритмі.

    Згодом вдалося записати окремі імпульси з більш ви-сокім роздільною здатністю. При цьому з'ясувалося, що вони володіють ще бо-леї тонкою структурою, ніж показано на малюнку 2. Рекордна швидкість зміни інтенсивності складає 0.8 * 10 5-6 0 секунди.

    Це означає, що випромінювання виходить з області, що не перевищує

    250 метрів в діаметрі.

    Вже в перший рік після відкриття пульсарів виявилося, що період багатьох з них поступово збільшується: з часом куль-сари стають "повільніше". Однак частота проходження імпульсів змінюється дуже незначно: щоб період пульсара подвоївся повинно пройти приблизно 10 млн. років.

    Що ж являють собою пульсари? Чи знаходяться вони поблизу

    Сонячної системи або також далекі від нас, як інші галактики

    ? Легко бачити, що пульсари розташовуються серед зірок нашого

    Чумацького Шляху. Ми вже знаємо, що світла смуга Чумацького Шляху, яку ми бачимо на небі, це безліч зірок, розташованих в нашій Галактиці. Особливо багато зірок вдається розрізнити, якщо дивитися у напрямку до центру Галактики. Якщо нанести на кар-ту зоряного неба всі відомі пульсари, то вони виявляться роз-ределеннимі серед зірок нашої галактики, переважно в райо-ні Молочного Шляху (мал. 4).

    Таким чином, пульсари розподілені в просторі так само, як і зірки: вони рівномірно розміщуються серед зірок. Це зна-чит, що проходить не одна тисяча років, поки сигнали від декількох пульсарів досягнуто земних радіотелескопів. Відповідно, з-лучанин пульсарів повинно мати неймовірну інтенсивність, щоб його, не дивлячись на величезні відстані, можна було зареєструю-вати на Землі. І ця енергія виходить з області, діаметр якої не перевищує 250 метрів! Як тільки був відкритий перший пульсар та його місцезнаходження на небесній сфері було точно визначено, цю ділянку неба стали досліджувати оптичними телескопами.

    Зірка, координати якої потрапили в область, зазначену радіоаст-Роном, виявилася самої звичайної. Як видно, вона не мала нічого спільного з приходять з цього напрямку ради-оізлученіем. Сам же пульсар залишався невидимим.

    Восени 1968 року були виявлені сигнали з періодом всього лише 0.03 секунди від пульсара в Крабоподібної туманності. Сигнали пульсара йшли із хмари, утвореного залишками наднових 1054 року, зазначеної в китайських та японських літописах. Чи не можна ототожнити з Пульсаром який-небудь із зоряно подібних об'єктів

    Крабоподібної туманності?

    Як же визначити, чи є невидима зірка джерелом пульсуючого радіовипромінювання чи ні? Бути може, оптичне випромінювання від зірки теж пульсує? Проте людське око не здатен помітити пульсації світла від такого слабкого джерела.

    Неособенно виручає і фотографічні методи: в тому місці, де на фотопластинку потрапляє світло зірки вона засвічується поза за-залежно від того, пульсує що потрапляє на неї світло або немає.

    Тому, щоб виявити пульсації видимого випромінювання зірки, доводиться застосують спеціальні методи. З телескопом з'єднують телевізійну камеру, і оптичне зображення передається на два телеекрану (рис. 5). Період імпульсів радіовипромінювання нам уже відомий; протягом однієї половини періоду зображення надходить на екран А, а протягом другої половини - на екран В. Якщо види-майо випромінювання об'єкта пульсує в тому ж ритмі, що і радіоіз-лучанин, то може в принципі вийти так, що імпульс буде завжди спостерігатися на екрані А, а на екрані У зображення посту-Пает в ті хвилини, коли імпульсу немає. Ті джерела, світло ко-торих пульсує з іншою періодичністю, будуть мати на обох ек-ранах однакову яскравість. Залишається, таким чином, тільки порів-нитку зображення на двох екранах, щоб з'ясувати, чи не змінюється чи видима яскравість якої-небудь зірки з тим же періодом, що ра-діоізлученіе.

    Те, що пульсар в Крабоподібної туманності - видима зірка вдалося виявити описаним вище методом. Використовувана апарати-туру працювала за аналогічним принципом, тільки досліджувався не весь ділянку неба відразу, а кожна зірка за окремоості. Замість того, щоб спостерігати зірку на декількох телеекранах, її світло направляли по черзі на лічильники фотонів відповідно до пери-Одом пульсара Крабоподібної туманності. Схема подібного вимірювання ілюструється на рис.6. Якщо світло зірки не пульсує, то всі лічильники відзначають приблизно однакова кількість світлових квантів.

    Якщо ж від зірки йдуть спалаху з тією ж періодичністю, що і у сигналів пульсара, то будуть спрацьовувати ті лічильники, які за-діяти в момент приходу світлового імпульсу, решта ж датчики нічого не реєструють. Таким чином, за досить довгий час показання лічильників, на які доводиться "актив-ва" частка періоду, будуть великими, а показання інших лічил-ков, в які потрапляє лише фоновий світло від темного нічного не-ба, залишаються майже на нулі. Як кажуть, подібна система рахунок-Чиков "накопичує" імпульс.

    У листопаді 1968 року два молодих астронома, Вільям Джон Кок і

    Майкл Дісней, вирішили провести три нічних чергування на 90 -- санти-метровому телескопі обсерваторії Стюарда в Тусоні (штат Арізона

    ). Ні той ні інший не мали ще досвіду астрономічних спостереження-ний, і вони хотіли скористатися нічними чергуваннями, щоб познайомитися з роботою на телескопі. Вони ще міркували про те, що саме будуть спостерігати, коли на початку грудня в журналі

    "Science" з'явилося повідомлення про відкриття пульсара в Крабоподібної туманності. Це наштовхнуло молодих астрономів на думку спробувати-ся виявити видиме випромінювання пульсара, тим більше, що необ-дімая для цього електронна апаратура вже була в інституті.

    Дональд Тейлор побудував цю апаратуру для зовсім інших це-лий і скористався нею як "приданим", щоб бути включеним до групи спостерігачів. Отже, щодо техніки все було в поряд-ке. І хоча ніяких гарантій успіху не було - адже нікому ще не вдавалося ототожнити пульсар з видимою зіркою, - Кок і Дісней мали можливість познайомитися з роботою на телескопі, а Тейлор

    - випробувати свої прилади. < p> До початку січня вимірювальна апаратура була змонтована на горі Кітт-Пік (у 70 км від міста Тусон), і 11 січня ті-лескоп був вперше спрямований на Крабоподібна туманність. Для каж-дой зірки вимірювання проводилися протягом 5000 періодів пульсу-ра, причому за кожний період світловий сигнал розподілявся після-послідовно між декількома лічильниками. Але ні одна зірка в дослідженою області не давала накопичення імпульсу на лічил-ках, і 12 січня Тейлор повернувся в Тусон. Допомагати Коку і Диснею залишився Роберт Мак-Каллістер, що обслуговує електронну апарати-туру. 12 січня погода почала псуватися, а результатів все не було. Ще дві ночі, відведені на це дослідження, зникли з-за поганої погоди, і все підприємство, здавалося, було приречене на невдачу.

    Як часто все вирішує випадок! Вільям Тіффт - спостерігач, чиє чергування починалося з 15 січня, поступився горопашним но-вічкам ночі 15 і 16 січня, щоб вони змогли знову спробувати щастя. Тут надамо слово самому Диснею.

    "П'ятнадцятого вдень було хмарно, але до вечора небо прояснив-лось. Ми почали рівно о 20 годині. Тейлор був ще в Тусоні; Кок і я змінювали один одного у телескопа, а Мак-Каллістер працював з ап-паратурой Тейлора. Для початку ми зробили завмер від темного неба, в стороні від зірок. Для наступного вимірювання ми вибрали зірку, яку Вальтер Бааде позначив як центральну зірку Крабовід-ної туманності. Усього тридцять секунд знадобилося для того, щоб прилад показав наростаюче нагромадження імпульсу на лічил-ках. Помітним був і слабкий вторинний імпульс, віддалений від глав-ного приблизно на половину періоду; він був значно ширше і не такий високий. В той час як Мак-Каллістер продовжував спокійно обслуговувати апаратуру, ми з коком щохвилини переходили від істе-річеского збудження до глибокої депресії. Чи справді це пульсар або просто якісь помилкові апаратурні ефекти?

    Адже частота пульсара була в точності дорівнює половині промисло-вої частоти змінного струму в США. Але при повторному вимірі імпульс знову з'явився у всій своїй красі, і настрій під ку-підлогою обсерваторії піднялося.

    О 20.30, через півгодини після початку спостережень, подзвонив

    Тейлору. Він поставився до мою повідомленням скептично і запропонував змінити дещо в апаратурі, щоб усунути можливі помилки.

    Лише на наступну ніч, спостерігаючи своїми очима за накопиченням імпульсу, він перестав сумніватися.

    У 1.22 з'явилися хмари. Спостереження були закінчені. У трьох спостерігачів в обсерваторії не було жодного сумніву в тому, що їм пощастило відкрити перший оптичний пульсар ".

    Тепер і інші астрономи почали шукати підтвердження відкритому-буття.

    Після відкриття пульсара в Крабоподібної туманності стало ясно, що пульсари якимось чином пов'язані з вибухами наднових.

    Очевидно, сигнали пульсари йдуть від того об'єкта, який зали-шається на місці вибуху наднової. Це припущення підтверджують ється і іншим Пульсаром, випромінювання якого виходить з області, де наявність газових мас указує на що стався раніше вибух наднової. Цей вибух, цілком ймовірно, відбувся дуже давно, задовго до аналогічного події в Крабоподібної туманності.

    У сузір'ї Вітрила розлітаються газові маси виглядають вже не як компактну пляму, а як окремі "нитки", що мають велику протяжність. Період цього пульсара на 0,09 секунди більше періоди пульсара в Крабоподібної туманності. Це третій з найшвидших відомих пульсарів. (Після відкриття мілісекунд ра-діопульсаров його місце 5-6). Із самого початку вівся пошук цього об'єкта у видимій області спектра. Але успіху удалося домогтися лише в 1977 році: лист, отриманий 9 лютого редакцією журналу

    "Nature", в якому говорилося про ототожнення пульсара у створенні скрізь Вітрила з видимою зіркою, була підписана дванадцятьма ав-торамі. Відзначимо, що поряд з цими дванадцятьма вченими, работа-ющімі в Англії та Австралії, у попередні вісім років багато астрономи на кращих телескопах світу займалися пошуками видимої зірки, "миготливої" в тому ж ритмі, що і пульсар у сузір'ї Па-руса. Так що стає ясно, як масштабному всесвітньому бде-нію був оголошений відбій цією заміткою. Між іншим, Майкл Дис-ній, участвовашій у відкритті оптичного пульсара в Крабоподібної туманності, входив і в цю групу вчених.

    У всіх інших пульсарів немає і сліду випромінювання у видимій області. Це наводить на наступну думку. Що б не представляли собою пульсари, вони виникають в результаті вибуху наднової.

    Спочатку період пульсара малий - ще менше, ніж у пульсара в Кра-бовідной туманності. Такий пульсар випромінює не тільки в радіоді-апазоне, але й у видимій області спектра. З плином часу час-тота імпульсів зменшується. Не більше ніж за тисячу років період пульсара стає рівним періоду пульсара в Крабоподібної туман-ності, а потім досягає і періоду пульсара у сузір'ї Вітрила.

    Поряд зі збільшенням періоду слабшає й інтенсивність випромінювань-ня у видимій області. Коли період пульсара перевищує одну се-Кунда, його оптичне випромінювання давно вже зникло, і його вдається знайти лише по імпульсів в радіодіапазоні. Тому з видимі-ми джерелами ототожнені лише два пульсара з найбільш короткі-ми періодами. Вони належать до найбільш молодим пульсара, і навколо них удається навіть розрізнити газові хмари - останки найновіших.

    Більш старі пульсари давно вже розтратили свою здатність через лучан у видимій області.

    Але що ж таке пульсари? Що залишається, коли життя зірки закінчується гігантським вибухом? Ми вже знаємо, що пространс-ничих область, з якої виходить випромінювання пульсара, повинна бути дуже малої. Які ж процеси можуть відбуватися в настільки малій області так швидко і з такою регулярністю, щоб можна було залучити їх до пояснення феномена пульсара? Бути може, це зірки які, подібно цефеїд, періодично "роздуваються" і знову стискаються? Але в такому випадку щільність зоряного речовин повинна бути дуже високою, тому що лише тоді період ос-цілляцій може бути досить мало (згадаємо, що період вимірюв-вати блиску цефеїд становить кілька діб). Нас же цікаво-сунуть об'єкти, які здатні осцілліровать з періодом соті частки секунди. Навіть самі щільні з зірок, білі карлики, нездатні робити настільки швидкі коливання. Виникає питання: чи можуть зірки мати ще більш високу щільність, що залишають по щільності далеко позаду білі карлики з їх тонними на куби-ний сантиметр?

    Перше міркування з цього приводу висловили радянський фізик і два астронома з Пасадени задовго до виявлення пульсарів. Лев

    Ландау (1908-1968) в 1932 році довів, що речовина з ще більш високою щільністю може знаходитися в рівновазі з гравітаційно-ними силами. Тоді ж у Пасадені на найбільшому по тим време-нам телескопі у світі працював виходець з Німеччини Вальтер Бааде.

    Він був, безперечно, одним із кращих астрономів-спостерігачів на-дової століття. Там же працював і швейцарець Фриц Цвіккі, людина настільки ж напористий, як і невичерпний на вигадки. Ще в 1934 році ці два вчених затверджували, що зможуть існувати зірки з винятково високою щільністю - як пророкував і Ландау, - зірки, що складаються майже цілком з одних нейтронів. В 1939 го-ду фізики Роберт Оппенгеймер і Джордж Волков помістили в амери-канський фізичному журналі "Physical Review" статтю про нейтронних зірок. Ім'я одного з авторів цієї статті стало відомо в усьому світі задовго до того, як астрономи всерйоз зайнялися Нейт-

    роннимі зірками: Оппенгеймер відіграв провідну роль у створенні американської атомної бомби.

    Оппенгеймер і Волков довели, що зоряне речовина, в ко-тором електрони і протони з'єдналися в нейтрони, може спини-тися у вигляді кулі з власними гравітаційними силами. Знаючи властивості нейтронного речовини, можна здійснити теоретичні розрахунки нейтронних зірок. Аналіз математичної моделі нейтрон-вої зірки показує, що щільність її повинна бути дуже вели-ка: маса, рівна сонячної, укладена в обсязі кулі з попереч-ником 30 км. - В кубічному сантиметрі міститься мільярди тонн нейтронної матерії (мал. 7). Але нейтронні зірки, якщо заст-вить їх осцілліровать, будуть робити це набагато швидше, ніж пульсари. Тому як пояснення періоду пульсарів обсяг-ва осциляції нейтронних зірок не відбувається.

    Отже, ми знову повернулися до того, з чого почали. Ми шукали щільні звездоподобние об'єкти, які могли б здійснювати дос-таточно швидкі коливання, - і білі карлики виявилися занадто повільними, а гіпотетичні нейтронні зірки занадто швидкими.

    Про відкриття пульсарів Томас Голд дізнався, будучи преподавате-лем Корнельського університету в місті Ітака (штат Нью-Йорк).

    І от, у той час як в наукових журналах одна за одною публіко-вались скоростиглі спроби пояснити існування пульсарів (що зводилися, головним чином, до спроб врятувати гіпотезу пульс - ючий зірок), думку Томаса Голда пішла в абсолютно іншому нап-равленіі.

    До регулярних періодичних рухів небесних тіл відносяться і власне обертання об'єкта. Сонце, наприклад, здійснює пів-ний оборот навколо своєї осі за 27 діб; є зірки, ко-торые обертаються набагато швидше. Чи не пов'язане сувора періодичн-ність пульсарів з якими-небудь обертальним рухом? Тоді об'єкт мав би здійснювати повний оборот менш ніж за Секунь-ду - у разі пульсара в Крабоподібної туманності тридцять облад-тов в секунду! Зірка, проте не може обертатися як завгодно швидко, оскільки при дуже високій швидкості вона буде руйнуючої-Шена відцентровими силами. Гранична швидкість обертання зірки визначається величиною гравітації на поверхні зірки; для бе-лого карлика ця межа дорівнює приблизно одному обороту в Секунь-ду. Якби швидкість обертання білого карлика відповідала періоди пульсара в Крабоподібної туманності, то він не витримав би дії відцентрових сил. З більшою швидкістю могла б обертатися лише більш щільна зірка.

    Це повертає нас до нейтронних зірок: ймовірно, періоди-етичні "спалаху" пульсара пояснюються обертанням нейтронної звез-ди. Для цього нейтронна зірка повинна здійснювати оборот навколо своєї осі за долі секунди, і це цілком можливо: сила тяжіння на поверхні нейтронної зірки досить велика. Нейтронна зірка може обертатися набагато швидше.

    Гіпотезу Томаса Голда, згідно з якою пульсари є обертаються нейтронними зірками, астрофізики відразу ж взяли як найбільш імовірну. Вікове збільшення періоду пульсара пояснювалося б тоді поступовим уповільненням обертання нейтронної зірки. Це цілком природно: можна припустити, що енергія, що посилаються Пульсаром у вигляді електромагнітного випромінювання, черпаючи-ється за рахунок енергії обертання нейтронної зірки. Обертання могло б поступово сповільнюватися тільки через втрати енергії на випромінювань-ня, хоча в дійсності гальмування сильніше.

    Вчені дійшли висновку, що енергія, вивільнена в ре-док уповільнення обертання пульсара Крабоподібної туманності, витрачається не тільки на випромінювання самого пульсара, але і на з-лучанин усієї туманності. Цим вирішується ще одне утруднення.

    У той час як світіння звичайних туманностей - наприклад, плас-нетарной туманності або туманності Оріона - обумовлена випромінювань-ням атомів, світіння Крабоподібної туманності має зовсім інше походження. Електрони, що володіють у результаті вибуху наднової величезною енергією, тут рухаються зі швидкістю, поблизу-кою до швидкості світла. У магнітному полі туманності електрони дви-жутся по кругових орбітах, випромінюючи при цьому світло. Залишався не вирішеним питання, чому ці електрони з 1054 року рухаються так само швидко, чому вони не сповільнилися, втрачаючи свою енергію на випромінювання. З часом інтенсивність випромінювання мають послабити-ти, і світіння Крабоподібної туманності згасати. Мабуть, електрони поповнюють свою енергію за рахунок якогось зовнішнього ис-точніка. Тепер це джерело було знайдено. Якщо Томас Голд прав, то в Крабоподібної туманності знаходиться обертається нейтронна зірка, яка, можливо, через своє магнітне поле передає енергію навколишнього газу. Як гігантський пропелер, обертається нейтронна зірка в туманності, забезпечуючи електронам високу швидкість, а Крабоподібної туманності - велику яскравість. Запасу енергії обертання нейтронної зірки вистачить ще на багато тисячеле-тий.

    Отже, ми знайшли механізм, що пояснює регулярність посилаються пульсарами імпульсів. Однак потрібно ще зрозуміти, як саме метушні-кає радіовипромінювання. Оскільки мова йде не про безперервну хвилі, а про імпульсі, при якому протягом більшої частини періоду енер-гія дорівнює нулю і лише короткочасно енергія дуже велика, можна припустити, що зірка посилає випромінювання в певному нап-равленіі і ми реєструємо його в той момент , коли промінь обертаю-щейся зірки-прожектора "чиркає" по Землі - точно так само, як з корабля бачать промінь ліхтаря що обертається на маяку.

    Як видно, нейтронна зірка володіє магнітним по-лем, подібно до Землі , але значно сильнішим. Припустимо, що магнітна вісь зірки не співпадає, як і у Землі, з її віссю обертання. При обертанні нейтронної зірки магнітне поле так же обертається, і повчає картина, показана на малюнку 8: на по-поверхні обертається нейтронної зірки, що володіє магнітним полем, де нейтрони знову перетворюються на протони і електрони, панують потужні електричні сили, під дією яких заряджені частинки несуться геть від зірки. Частинки рухаються уздовж магнітних силових ліній у просторі. Їх енергії достатньо точно для того, щоб Крабоподібна туманність і сьогодні, через тисячу років після свого виникнення, могла світитися. Рух заряджених частинок поперек магнітних силових ліній утруднене, тому вони залишають нейтронну зірки, головним чином в облас-ти її магнітних полюсів, йдучи вздовж викривлених силових ліній.

    Це схематично зображено на малюнку 9. Електрони, як самі легкі частинки залишають зірку з найбільшою швидкістю, поблизу-кою, як видно, до швидкості світла. рухаючись з настільки ви-сокой швидкістю по викривленій траєкторії, електрон випромінює енергію, причому не на всі боки, а переважно в напрямком під-ванні свого руху. Таким чином, випромінювання зірки в цілому направлено вздовж що виходять із зірки силових ліній магнітного поля. А так як магнітне поле обертається разом із зіркою, вра-частішають і конічні пучки що виходить випромінювання. Віддалений спостеріга-датель бачить їх в той момент, коли він потрапляє в один з цих двох конусів; для нього нейтронна зірка буде спалахувати з годину-тотой, що відповідає швидкості її обертання. Багато астрофізики сьогодні вважають, що ця модель, що нагадує обертається про-жектор морського маяка, багато в чому вірна.

    Навесні 1969 два обсерваторії незалежно одна від одної виявили, що повільне, але неухильне наростання періоду пульсара порушилося та інтервал між двома сусідніми імпульсами скоротився (малюнок 9). Потім період знову став збільшуватися з колишньою швидкістю. Ми прийняли, що пульсар є що обертає-ся нейтронної зіркою, обертання якої поступово сповільнюється через передачу енергії в навколишнє середовище. Що ж могло заст-вить зірку прискорити своє обертання?

    Зміна періоду відбувається стрибкоподібно. Фізики-ядерники, краще знайомі з нейтронами, ніж астрофізики, висловили таке припущення. На поверхні нейтронної зірки утворилися міцні кірки - "плити", які при охолодженні нейтронної звез-ди, що залишилася після вибуху наднової, відриваються один за дру-гой. У результаті таких зсувів і обвалів швидкість обертання нейтронної зірки може збільшуватися. Пояснює це різке скорочення періоду, яке з тих пір спостерігалося вже неоднод-нократно? Глобальні рухи земної кори дійсно оповіді-вають на швидкості обертання Землі і, отже, на тривалі-ності діб. Чи спостерігається щось подібне і у пульсарів?

    Чи не є спостерігаються скачки їх періоду свідченням про-вихідних в них катаклізмів?

    В останнє десятиліття значних успіхів досягнуто в но-вої області спостережної астрономії - так званої гам-ма-астрономії. Гамма-випромінювання можна розглядати як світло з дуже малою довжиною хвилі, ще коротшою, ніж у рентгеновс-кого випромінювання. Гамма-випромінювання володіє дуже високою енергією: окремий гамма-квант несе приблизно в мільйон разів більше енер-гии, ніж квант видимого світла. Однак гамма-випромінювання, як і рентгенівське, майже не проходить крізь атмосферу Землі, тому дослідження що приходять з Всесвіту гамма-променів почалося лише після того, як за допомогою ракет і супутників спостереження стали здійснюватися з космосу. До найбільш вражаючим відкриттям в області гамма-астрономії належить той факт, що багато пульсари посилають імпульси і в гамма-діапазоні. Завдяки величезній енер-гии гамма-квантів складається враження, що саме гамма-з-лучанин є для пульсарів основним, у той час як радіоіз-лучанин, за яким пульсари були вперше виявлені, надаючи-ється скоріше побічним ефектом, який можна уподібнити звуку, супроводжуючому розрив снаряда. Гамма-імпульси йдуть в тому ж ритмі, що і радіоімпульсу, але не співпадають з ними. Явища, пов'язані з гамма-випромінюванням пульсарів, до цих пір не зрозуміли.

    З точки зору астрономів пульсари представляють ще одну складність. В даний час вже відомо таку кількість куль-Саров, що можна припустити існування в одній тільки нашої

    Галактиці близько мільйона активно діючих п

         
     
         
    Реферат Банк
     
    Рефераты
     
    Бесплатные рефераты
     

     

     

     

     

     

     

     
     
     
      Все права защищены. Reff.net.ua - українські реферати !