Что такое пульсары? Часы Вселенной

Вселенная наполнена мириадами звезд, и наше Солнце — только одна из них, причем далеко не самая большая (хотя и превосходит размером Землю в 300 с лишним тысяч раз). Эти космические объекты подобны людям: рождаются, живут и умирают. Но происходит последнее через десятки или сотни миллиардов лет. В космосе существуют сверхгиганты — жизнь таких звезд заканчивается взрывом. Это событие ученые называют рождением сверхновой, за которым следует появление или черной дыры, или нейтронной звезды. Пульсар представляет собой разновидность последних, о которой и пойдет речь в материале 24СМИ.

Какие космические объекты называют пульсарами

В астрономии пульсаром называют разновидность нейтронной звезды — остаток гиганта, который пережил взрыв. Эти небольшие и плотные небесные тела вращаются с огромной скоростью, поэтому являются источниками периодического радио-, а также оптического, рентгеновского и гамма-излучения. Они испускают импульсы с определенной частотой. Периодичность, связанная с наклоном магнитного поля относительно оси вращения, составляет от 640 пульсаций в секунду до одной-единственной за целых пять.

Такие тела относятся к внешним переменным звездам, яркость и интенсивность излучения которых меняется в зависимости от происходящих в них физических изменений.

Пульсары невозможно увидеть с Земли невооруженным глазом. Обнаружить их помогают радиотелескопы — улавливают излучение, когда объект повернут к нашей планете испускающим радиоволны участком. Когда звезда поворачивается другой стороной, сигнал пропадает.

В космосе ученые обнаружили массу тел, которые испускают радиоизлучение короткими импульсами. В том числе и квазары.

Квазары удалось обнаружить в 1960-х годах, обратив внимание на странный источник радиоизлучения. Это активные ядра галактик размером примерно с Солнечную систему. Ученые выяснили, что в центре квазаров находятся пожирающие материю черные дыры массой в миллиарды солнц, аккреционные диски которых — мощнейшие источники энергии.

В центре Млечного Пути, возможно, тоже существовал квазар миллионы лет назад. Со временем вещества, которое могла бы поглотить черная дыра, стало мало, и этот процесс остановился.

Остатки сверхновой

Звезды, масса которых составляет 10 масс нашего Солнца и больше, называются сверхгигантами. Это космические объекты, которые со временем увеличиваются — до тех пор, пока топливо внутри не иссякнет. В результате светила теряют источник термоядерных реакций — внутри нарушается баланс гравитации и энергии, который удерживал звезду в пространстве. Это становится причиной взрыва, который ученые назвали рождением сверхновой.

Взрыв сверхгиганта выделяет потоки энергии, а верхние слои бывшей звезды разлетаются вокруг. Ядро в этот момент может или коллапсировать и превратиться в черную дыру, или, если массы окажется недостаточно для обращения в «поглотителя материи», появится нейтронная звезда.

Если подобное произойдет с Солнцем, для Земли это обернется трагически. Однако для нашего светила такой сценарий не подходит — масса и размер слишком малы. Его ждет другая судьба. Солнце станет белым карликом, но произойдет это только через миллиарды лет.

Типы пульсаров

Ученые выдвигают теории о составе и строении космических тел, используя при этом математические расчеты. Астрономы считают, что есть несколько типов пульсаров:

• Радиопульсары. Одна из самых распространенных групп. Эти тела испускают радиоимпульсы с определенной частотой. Для обнаружения используются радиотелескопы. Ученые думают, что диаметр этих звезд составляет считанные километры. Магнитное поле делает излучение светила похожим на луч прожектора.
• Гамма-пульсары. Это самые мощные во Вселенной источники гамма-излучения — это вид электромагнитного излучения с чрезвычайно малой длиной волны.
• Оптические. Эти объекты можно обнаружить в оптическом диапазоне электромагнитного спектра.
• Рентгеновские. Испускают рентгеновское излучение. Для таких объектов характерны переменные импульсы.

Открытие пульсаров

Первый пульсар обнаружили 28 ноября 1967 года. Открытие сделала аспирантка Кембриджского университета Джоселин Белл. Исследовательница зафиксировала непонятные сигналы, которые сначала приняла за помехи. Со временем удалось установить, что эти импульсы внеземного происхождения и их испускает не изученный до этого момента объект.

Получилось обнаружить и источник импульсов. Период колебаний сигнала составлял 1,33 секунды. Это свидетельствовало о чрезмерно малых размерах объекта. Изначально появилась гипотеза, что сигнал посылают представители внеземной цивилизации, и объект получил название LGM-1 (аббревиатура — «Маленькие зеленые человечки»). Дальнейшие исследования показали, что инопланетяне не при чем — «сигналили» остатки взорвавшейся звезды.

Известные пульсары

Вслед за находкой Джоселин Белл в 1968 году открыли пульсар в Крабовидной туманности. Его обнаружили Дэвид Х. Стейлин и Эдвард Райфенштайн. С помощью 300-футового радиотелескопа «Грин-Бэнк» астрономы нашли два пульсирующих радиоисточника в туманности. Эти объекты считаются самыми изученными на сегодня.

Также ученые нашли пульсар и в Млечном Пути, в центре нашей галактики. Астрономы исследуют его, чтобы получить точные сведения о массе и температуре черной дыры, найденной в этой области.

В 2017 году ученые нашли пульсар NGC 5907 X-1. Он расположен в 50 млн световых лет от Земли в спиральной галактике NGC 5907. За 1 секунду светило испускает такой объем энергии, сколько Солнце за 3,5 года, что делает его самым ярким из известных пульсаров.

Также астрономы обнаружили двойную звездную систему, состоящую из двух пульсаров PSR J0737-3039A и PSR J0737-3039B. Ее открыли в 2003 году. Пока это единственный известный на сегодня двойной пульсар.

Точное время

Рассматриваемые в материале объекты обладают настолько стабильной периодичностью импульсов, что имеют все шансы конкурировать с атомными часами, самым точным на сегодня измерителем времени, используемым человечеством. Российские ученые заинтересовались стабильностью пульсаций космического тела и предположили, что пульсар пригодится, чтобы сверять время. Сигналы такой звезды подойдут для создания нового вида сверхточных часов, которые возможно будет использовать для опытов в фундаментальной физике.