Они выглядят как мерцающие звезды. Они ведут себя как мигающие огни. Но пульсары — это нечто совершенно иное. Это плотные, вращающиеся останки массивных звезд, испускающие лучи излучения через космос с метрономической точностью.
В 1967 году Энтони Хьюиш и Джоселин Белл Бернелл обнаружили первый пульсар с помощью радиотелескопа. То, что они нашли, было не просто новой звездой. Это был космический маяк.
С момента этого открытия мы идентифицировали более 550 таких объектов. Они не все одинаковы. Но у них есть одна общая черта: они пульсируют. Интервалы между этими импульсами варьируются от тысячной доли секунды до четырех секунд. Эта скорость безумна. Пульсар, вращающийся с такой скоростью, должен быть невероятно плотным.
Как вращающаяся нейтронная звезда создает свет
Большинство людей представляют себе звезды как шары огня. Пульсары — это шары из нейтронов. Они являются сжатыми ядрами массивных звезд, взорвавшихся как сверхновые. Гравитация настолько сильна, что протоны и электроны сталкиваются, образуя нейтроны. В результате получается объект диаметром около 20 километров, но с массой Солнца.
Так как же они пульсируют?
Все начинается с вращения. Звезда быстро вращается. У нее также есть мощное магнитное поле. Ось этого магнитного поля не совпадает с осью вращения. Это несовпадение является ключевым.
Заряженные частицы с поверхности попадают в магнитное поле. Поле ускоряет их до скоростей, близких к скорости света. Когда они спирально движутся вокруг магнитных полюсов, они излучают электромагнитное излучение. Это излучение выстреливает в виде узких пучков.
Представьте себе маяк на скалистом побережье. Свет скользит по воде. Если вы находитесь на корабле, вы видите вспышку. Затем темноту. Затем еще одну вспышку. Пульсары работают так же. Пучки вращаются вокруг. Когда они направлены на Землю, мы видим импульс. Когда они направлены в другую сторону, мы ничего не видим.
Это действие пульсирующей радиозвезды. Хотя большинство из них обнаруживаются с помощью радиоволн, некоторые излучают также видимый свет, рентгеновские и гамма-лучи.
Медленное угасание космических часов
Пульсары не вечны. Они теряют энергию. Вращение замедляется. Это замедление ничтожно мало. Обычно оно составляет около одной миллионной секунды в год. Вы бы этого не заметили. Но со временем это накапливается.
Расчеты показывают, что эти объекты «выключаются» примерно через 10 миллионов лет. Это мгновение в космическом времени. В конечном итоге магнитные поля ослабевают. Пучки прекращаются. Маяк гаснет.
Почему это важно?
Потому что в течение этих 10 миллионов лет они являются самыми регулярными хронометрами во Вселенной. Их импульсы настолько стабильны, что ученые используют их для проверки теорий гравитации. Они помогают нам понять, что происходит с материей под экстремальным давлением. Они действуют как природные лаборатории для физики, которые мы не можем воспроизвести на Земле.
Мы знаем о пульсарах больше, чем о многих местах на нашей собственной планете. Они — остатки. Призраки. Но они все еще общаются с нами. Просто импульсами.
