Отправляет email-рассылки с помощью сервиса Sendsay

"Элементы": новости науки

Подписаться Бесплатная «Золотая» новостная рассылка Подписчиков 12.953 RSS
←   Июль 2006   →
 1
 2
 3
03.07.2006
15:11:57
18:30:33
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31


За последние 60 дней ни разу не выходила


Сайт рассылки: http://elementy.ru
Открыта: 09-05-2006

Автор
Редакция сайта "Элементы"

Статистика

12.953 подписчиков
+3 за неделю
←   Все выпуски   →

Новый взгляд на старые пульсары


«Хронология далекого прошлого»

Хронология далекого прошлого

18 тысяч лет назад...
330 миллионов лет назад...
Откуда берутся эти цифры? Насколько им можно доверять?

Статья доктора биологических наук Александра Маркова открывает на «Элементах» раздел Методология науки

Новый взгляд на старые пульсары

31.07.2006

Вид пульсара в рентгеновских лучах. Изображение W.Becker/MPI с сайта www.universetoday.com
Вид пульсара в рентгеновских лучах. Изображение W.Becker/MPI с сайта www.universetoday.com

Четыре десятка лет тому назад астрономы из Кембриджского университета Джоселин Белл (Jocelyn Bell Burnell) и Энтони Хьюиш (Anthony Hewish) обнаружили странный космический радиоисточник, который выдавал строго периодические импульсы (через 1,3373011 секунды) продолжительностью 0,3 секунды на частоте 81,5 МГц. В первую очередь это наводило на мысль о послании внеземных цивилизаций, поэтому сначала для этих сигналов ввели обозначение LGM (little green men — «маленькие зеленые человечки»). Делались серьезные попытки распознать какой-либо код в принимаемых импульсах. Но никакого кода обнаружить не удалось, поскольку источник сигналов был естественного происхождения. Так были открыты первые радиопульсары. И вот сп! устя десятилетия рентгеновский космический телескоп XMM-Newton предоставил ученым новые любопытные факты из жизни самых плотных звезд.

Самым известным пульсаром является объект в Крабовидной туманности (М1), который имеет обозначение PSR J0535+2200 (буква J указывает на координаты эпохи 2000 года). Период его вращения составляет 0,033 с, а образовался этот пульсар после взрыва сверхновой звезды в 1054 году, что было отмечено во многих китайских и японских летописях. Этот пульсар отождествляется со звездой 16,5m (то есть звездной величины 16,5), находящейся в центре туманности М1, поэтому его вполне могут зафиксировать фотографическими методами даже любители астрономии, обладающие крупными телескопами. Но чтобы разглядеть саму Крабовидную туманность (в созвездии Тельца), достаточно небольшого любительского ! телескопа, так как блеск ее равен 9m. На приведенном рисунке показано положение М1 на небосводе. Таким образом, каждый из вас сможет увидеть место, где находится один из самых таинственных объектов во Вселенной.

Вид звездного неба в предрассветные часы августа. М1 (Crab Nebula) находится в 1 градусе севернее дзеты Тельца (изображение StarryNightBackyard 3.11)
Вид звездного неба в предрассветные часы августа. М1 (Crab Nebula) находится в 1 градусе севернее дзеты Тельца (изображение StarryNightBackyard 3.11)

Пульсар (нейтронная звезда) обладает значительным магнитным полем, а ось поля наклонена к оси вращения нейтронной звезды. Система силовых линий магнитного поля вращается с огромной угловой скоростью, с какой вращается сама нейтронная звезда. На поверхности нейтронной звезды нейтроны могут распадаться на протоны и электроны. Сильное магнитное поле подхватывает легкие электроны и разгоняет их до околосветовых скоростей вдоль магнитных силовых линий. Так появляется эмиссия от заряженных частиц. Но частицы могут поступать извне, если рядом с пульсаром находится другое массивное тело (звезда). Такие частицы бомбардируют поверхность пульсара у полюсов, поэтому здесь образуется яркое (горячее) пятно излучения. Поскольку магнитная ось нейтронной звезды наклонена к оси вращения, горячее пятно на поверхности пульсара периодически появляется и исчезает, а быстровращающаяся нейтронная звезда превращается в пульсирующий источник. Излучение пульсаров носит нетепловой характер, ник! ак не связанный с нагревом нейтронной звезды, с температурой, с тепловыми процессами на ее поверхности. Таковы были представления ученых до последнего времени.

Теоретические выкладки постепенно подтверждались вводом в строй космических телескопов. Наблюдения на этих телескопах показали, что рентгеновские лучи от охлаждающихся нейтронных звезд исходят из трех областей пульсаров. Во-первых, это сама поверхность. После рождения пульсара она так горяча, что испускает рентгеновские лучи. Во-вторых, заряженные частицы в магнитном поле пульсара. В-третьих, молодые пульсары излучают в рентгене из горячих точек на полюсах.

Из полутора тысяч пульсаров рентгеновские выделяются в особую группу. Они обладают еще более сильным магнитным полем, чем радиопульсары, которое достигает значений 108–109 Тл (тесла), что в триллион раз больше средней величины магнитного поля Солнца!

Вновь образовавшиеся нейтронные звезды имеют температуру порядка миллиарда градусов и более. Как только они рождаются, то сразу же начинают охлаждаться. Но охлаждение звезды не должно сводить к минимуму излучение горячих точек пульсаров в их полярных областях, так как магнитное поле по-прежнему поддерживает взаимодействие частиц с поверхностью.

Пульсар PSR_J0535+2200 глазами рентгеновского телескопа XMM-Newton (изображение W.Becker с сайта www.esa.int)
Пульсар PSR_J0535+2200 глазами рентгеновского телескопа XMM-Newton (изображение W.Becker с сайта www.esa.int)

Но чрезвычайно чувствительная аппаратура XMM-Newton вывила новые подробности в поведении нейтронных звезд. Этот космический телескоп детально изучил рентгеновскую эмиссию у пяти старых пульсаров, возраст которых достигает нескольких миллионов лет. Никакой другой рентгеновский телескоп не смог бы проделать эту работу. Результаты оказались крайне любопытными. XMM-Newton не обнаружил никакого подтверждения ни эмиссии поверхности, ни эмиссии полярных горячих точек, хотя эмиссия, связанная с ускорением частиц в магнитном поле, всё же имела место.

Вообще, недостаток эмиссии поверхности не является сюрпризом. За миллионы лет после своего образования пульсары охладилось на миллиарды градусов, и их температура уже не превышает полумиллиона градусов. Это значит, что поверхностная рентгеновская эмиссия должна быть весьма слаба.

Тем не менее отсутствие полярных горячих точек в старых пульсарах — большой космический подарок астрономам. Значит, нагрев полярных областей пульсара бомбардировкой частиц происходит недостаточно эффективно, чтобы воспроизвести достаточно сильный для обнаружения рентгеновский свет. У пульсара PSR B1929+10, возрастом три миллиона лет, излучающая способность горячей точки составляет не более 7% от излучения вновь сформированного пульсара.

Для объяснения этого факта необходима альтернативная теория, доказывающая, что полярные горячие точки в молодых пульсарах получают энергию преимущественно от самого пульсара, а не от бомбардировки частицами частиц извне. Следовательно, механизм такой эмиссии сходен с эмиссией поверхностной.

Через сорок лет после открытия пульсаров, похоже, начинаются новые открытия, связанные с этими удивительными объектами.

Источники:
1) New View on Pulsars // Universetoday.com, 26.07.2006.
2) Old pulsars still have new tricks to teach us // Пресс-релиз ESA, 26.07.2006.

Александр Козловский, Астрогалактика

Эта новость на «Элементах»
 

Публичные лекции фонда «Династия» на «Элементах»

Лауреат Нобелевской премии по физике 2004 года Дэвид Гросс. «Грядущие революции в фундаментальной физике».

Академик Владимир Игоревич Арнольд. «Сложность конечных последовательностей нулей и единиц и геометрия конечных функциональных пространств» (лекция опубликована в двух вариантах — популярном и математическом).

Дэвид Гросс: «Держу пари, что суперсимметрия будет открыта». Эксклюзивное интервью «Элементам».

Научно-популярная библиотека на «Элементах»

В. Н. Тутубалин и др. Математическое моделирование в экологии: Историко-методологический анализ.

Книга о реальной эффективности применения математических моделей в экологии и других науках, о «колодках мышления» и о чернобыльской катастрофе.

Предыдущие новости

27.07 Существование жидких озер на Титане подтверждено

Космический корабль «Кассини» нашел новое подтверждение существования углеводородных озер в северных широтах Титана. В свежем комплекте радиолокационных снимков особо темные пятна соответствуют жидкому метану или этану. По всей видимости, на поверхности самого крупного спутника Сатурна имеются еще каналы, связывающие озера этих жидкостей.

26.07 Красные пятна Юпитера потерлись друг о друга боками

Изучая движение Большого красного пятна Юпитера и его меньшего собрата Малого красного пятна, или Oval BA, астрономы предсказали их столкновение или, по крайней мере, тесное сближение в середине 2006 года. Предсказание сбылось. Встреча двух стабильных атмосферных образований Юпитера, расположенных в южном полушарии планеты, произошла 13 июля 2006 года.

26.07 Протопланетные диски замедляют вращение звезд

Космический телескоп «Спитцер» проанализировал состояние 500 молодых звезд в туманности Ориона. Оказалось, что самые быстровращающиеся из них не имеют протопланетных дисков, а те, что имеют, вращаются медленнее. На основании этого анализа был сделан вывод, что протопланетные диски могут замедлять вращение звезд.

24.07 RS Змееносца удивляет астрономов

В утренние часы второй половины февраля 2006 года в созвездии Змееносца невооруженным глазом можно было наблюдать небольшую звездочку 4-й величины. Астрономы с пристальным вниманием взялись за ее изучение. Чем же привлекла эта неприметная звезда мировую астрономическую общественность?

05.07 Рост концентрации CO2 в атмосфере не слишком повысит урожайность зерновых

Считалось, что повышение содержания углекислого газа в атмосфере должно привести к более интенсивному росту растений и более высоким урожаям (по крайней мере там, где недостаточно влаги). Однако данные, полученные в последнее время, заставляют усомниться в таком выводе. Повышение будет весьма незначительным.

04.07 Муравьи измеряют расстояние шагами

Швейцарские и немецкие энтомологи установили, что обитающий в пустыне Сахара муравей Cataglyphis fortis измеряет пройденное расстояние шагами. Чтобы доказать это, ученые изменяли насекомым длину ног. Муравьи «на ходулях» недооценивали пройденное расстояние, а муравьи «на культях» считали, что прошли больше, чем на самом деле.

03.07 Бесконечно ли всемогущество теории суперструн?

Ключевая проблема в теории суперструн — выяснить, конечно или бесконечно число «вселенных», которые она может описать. В недавней статье hep-th/0606212 делается попытка доказать, что это число конечно.

03.07 Мыши чувствуют чужую боль

Зрелище чужих страданий повышает чувствительность мышей к собственным болевым ощущениям. Однако этот эффект проявляется лишь в том случае, если «страдающая» мышь перед этим жила вместе с подопытной не менее двух недель. К боли, испытываемой незнакомцами, мыши равнодушны.

30.06 Почему человек покинул Африку 60 тысяч лет назад

Почему популяции современного человека, возникшей в Африке 150-200 тысяч лет назад, понадобилось для расселения по другим континентам 100 тысяч лет и какие эволюционные процессы этому способствовали? Основываясь на результатах последних исследований, известный британский археолог Пол Мелларс предлагает свои ответы на эти вопросы.
В избранное