Pulsar

Ανακάλυψη

Το πρώτο πάλσαρ ανακαλύφθηκε το 1967. Ανακαλύφθηκε από τους Jocelyn Bell Burnell και Antony Hewish. Εργάστηκαν στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ. Η παρατηρούμενη εκπομπή είχε παλμούς που απέχουν μεταξύ τους 1,33 δευτερόλεπτα. Οι παλμοί προέρχονταν όλοι από το ίδιο σημείο του ουρανού. Η πηγή τηρούσε τον αστρικό χρόνο. Αρχικά, δεν κατάλαβαν γιατί τα πάλσαρ έχουν μια τακτική αλλαγή στην ένταση της ακτινοβολίας. Η λέξη πάλσαρ είναι η συντομογραφία της λέξης "παλλόμενο αστέρι".

Αυτό το αρχικό πάλσαρ, που τώρα ονομάζεται CP 1919, παράγει ραδιοφωνική ακτινοβολία, αλλά αργότερα διαπιστώθηκε ότι τα πάλσαρ παράγουν ακτινοβολία στα μήκη κύματος των ακτίνων Χ ή/και των ακτίνων γάμμα.

Βραβεία Νόμπελ

Το 1974, ο Antony Hewish έγινε ο πρώτος αστρονόμος που τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Φυσικής. Δημιουργήθηκε αντιπαράθεση επειδή του απονεμήθηκε το βραβείο, ενώ στον Μπελ δεν απονεμήθηκε. Είχε κάνει την αρχική ανακάλυψη ενώ ήταν διδακτορική του φοιτήτρια. Η Μπελ δεν ισχυρίζεται καμία πικρία σε αυτό το σημείο, υποστηρίζοντας την απόφαση της επιτροπής του βραβείου Νόμπελ. "Ορισμένοι το αποκαλούν βραβείο χωρίς Μπελ, επειδή αισθάνονται τόσο έντονα ότι η Τζόσελιν Μπελ Μπερνέλ θα έπρεπε να έχει μοιραστεί το βραβείο".

Το 1974, ο Joseph Hooton Taylor Jr. και ο Russell Hulse ανακάλυψαν για πρώτη φορά ένα πάλσαρ σε ένα δυαδικό σύστημα. Αυτό το πάλσαρ περιφέρεται γύρω από ένα άλλο άστρο νετρονίων με περίοδο περιφοράς μόλις οκτώ ωρών. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει ότι αυτό το σύστημα θα πρέπει να εκπέμπει ισχυρή βαρυτική ακτινοβολία, με αποτέλεσμα η τροχιά να συστέλλεται συνεχώς καθώς χάνει τροχιακή ενέργεια. Οι παρατηρήσεις του πάλσαρ σύντομα επιβεβαίωσαν αυτή την πρόβλεψη, παρέχοντας την πρώτη απόδειξη της ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων. Από το 2010, οι παρατηρήσεις αυτού του πάλσαρ συνεχίζουν να συμφωνούν με τη γενική σχετικότητα. Το 1993, το βραβείο Νόμπελ Φυσικής απονεμήθηκε στους Taylor και Hulse για την ανακάλυψη αυτού του πάλσαρ.

Διάγραμμα της Jocelyn Bell Burnell

Είδη πάλσαρ

Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ότι υπάρχουν τρία διαφορετικά είδη πάλσαρ:

• Πάλσαρ που τροφοδοτούνται από την περιστροφή, όπου η ακτινοβολία προκαλείται από την απώλεια περιστροφικής ενέργειας- η ακτινοβολία προκαλείται από την επιβράδυνση της ταχύτητας με την οποία περιστρέφεται ο αστέρας νετρονίων.
• Πάλσαρ που τροφοδοτούνται από συσσώρευση (που είναι τα περισσότερα αλλά όχι όλα τα πάλσαρ ακτίνων Χ), όπου η βαρυτική δυναμική ενέργεια της ύλης που πέφτει πάνω στο πάλσαρ προκαλεί ακτίνες Χ που μπορούν να ληφθούν από τη Γη, και
• Magnetars, όπου ένα εξαιρετικά ισχυρό μαγνητικό πεδίο χάνει ενέργεια, η οποία προκαλεί την ακτινοβολία.

Παρόλο που και τα τρία είδη αντικειμένων είναι αστέρια νετρονίων, τα πράγματα που μπορεί να δει κανείς ότι κάνουν και η φυσική που τα προκαλεί αυτά είναι πολύ διαφορετικά. Υπάρχουν όμως κάποια πράγματα που είναι παρόμοια. Για παράδειγμα, τα πάλσαρ ακτίνων-Χ είναι πιθανώς παλιά πάλσαρ με περιστροφική ισχύ που έχουν ήδη χάσει το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους και μπορούν να παρατηρηθούν ξανά μόνο αφού οι δυαδικοί σύντροφοί τους διασταλούν και η ύλη από αυτούς αρχίσει να πέφτει πάνω στον αστέρα νετρονίων. Η διαδικασία της συσσώρευσης (η ύλη που πέφτει πάνω στον αστέρα νετρονίων) μπορεί με τη σειρά της να δώσει αρκετή ενέργεια στροφορμής στον αστέρα νετρονίων για να τον μετατρέψει σε ένα πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου που τροφοδοτείται από την περιστροφή.

Χρησιμοποιεί το

Ακριβές ρολόι Για ορισμένα πάλσαρ του χιλιοστού του δευτερολέπτου, η κανονικότητα του παλμού είναι ακριβέστερη από ένα ατομικό ρολόι. Αυτή η σταθερότητα επιτρέπει στους πάλσαρ του χιλιοστού του δευτερολέπτου να χρησιμοποιούνται για τον καθορισμό του χρόνου των εφήμερων ή για την κατασκευή ρολογιών πάλσαρ.

Ο θόρυβος χρονισμού είναι η ονομασία για τις περιστροφικές ανωμαλίες που παρατηρούνται σε όλα τα πάλσαρ. Αυτός ο θόρυβος χρονισμού παρατηρείται ως τυχαία περιπλάνηση στη συχνότητα ή τη φάση του παλμού. Είναι άγνωστο αν ο θόρυβος χρονισμού σχετίζεται με τις διαλείψεις των πάλσαρ.

Άλλες χρήσεις

Η μελέτη των πάλσαρ έχει οδηγήσει σε πολλές χρήσεις στη φυσική και την αστρονομία. Σημαντικά παραδείγματα είναι η απόδειξη της βαρυτικής ακτινοβολίας όπως προβλέπεται από τη γενική σχετικότητα και η πρώτη απόδειξη των εξωπλανητών. Στη δεκαετία του 1980, οι αστρονόμοι μέτρησαν την ακτινοβολία πάλσαρ για να αποδείξουν ότι η βορειοαμερικανική και η ευρωπαϊκή ήπειρος απομακρύνονται η μία από την άλλη. Η κίνηση αυτή αποτελεί απόδειξη της τεκτονικής των πλακών.

Σημαντικά πάλσαρ

• Ο μαγνήτης SGR 1806-20 παρήγαγε τη μεγαλύτερη έκρηξη ενέργειας στον Γαλαξία που έχει παρατηρηθεί ποτέ σε ένα πείραμα στις 27 Δεκεμβρίου 2004.
• Ο PSR B1931+24 "... μοιάζει με ένα κανονικό πάλσαρ για περίπου μια εβδομάδα και στη συνέχεια "σβήνει" για περίπου ένα μήνα πριν παράγει ξανά παλμούς. [...] αυτό το πάλσαρ επιβραδύνεται πιο γρήγορα όταν είναι αναμμένο από ό,τι όταν είναι σβηστό. [... ο] τρόπος που επιβραδύνεται πρέπει να έχει να κάνει με τη ραδιοενέργεια και τα πράγματα που την προκαλούν, και η επιπλέον επιβράδυνση μπορεί να εξηγηθεί από έναν άνεμο σωματιδίων που εγκαταλείπει το μαγνητικό πεδίο του πάλσαρ και επιβραδύνει την ταχύτητα με την οποία γυρίζει. [2]
• Ο PSR J1748-2446ad, με 716 Hz (φορές που περιστρέφεται ανά δευτερόλεπτο), είναι το ταχύτερα περιστρεφόμενο πάλσαρ που είναι γνωστό.

Άλλες πηγές

• Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Handbook of pulsar astronomy. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.