U poslednjem delu govorio sam o osnovama neutronske zvezde, o tome kako je formirana, o strukturama i svojstvima itd. Danas ću govoriti o pulsarima. Dakle, šta je pulsar i za šta izraz pulsar predstavlja? Ukratko, to su pulsirajući radio izvori (Pulsating Radio Sources). Možda sada možete da pogodite šta je pulsar? Znamo da jedini način otkrivanja neutronskih zvezda detektovanje njihovog zračenja. Obično zrače u radio talasima, ali mogu da zrače i u drugim opsezima elektromagnetnog spektra. Neutronske zvezde koje pulsiraju nazivamo pulsarima. Sada treba odgovoriti na pitanje odakle potiče njihovo pulsiranje?

Poreklo emisije

Poreklo pulsiranja ovih pulsara još uvek nije tačno utvrđeno. Postoje neki modeli i pretpostavke. U prošlom delu sam pomenuo da svaka neutronska zvezda ima jako magnetno polje. Takođe je rečeno da rotira veoma velikom brzinom. Ovo magnetno polje ima dipolnu prirodu i vrti se zajedno sa pulsarom. U ovakvom magnetnom polju, elektroni se mogu ubrzati do relativističke brzine. Ova vrsta relativistički ubrzanog elektrona može zračiti radio impulse u sinhrotronskom mehanizmu. Sinhrotronsko zračenje se dešava kada naelektrisana čestica putuje po linijama zakrivljenih magnetnih polja, a ubrzanje je normalno na brzinu čestice i znamo da ubrzano naelektrisanje zrači. Ako se desi da su rotaciona osa i osa magnetnog polja pod uglom, očitavamo emitovanje radio talasa kao pulsiranje. Ovaj model se naziva model svetionika. Ali, ostaje pitanje kako ti elektroni mogu izbeći ogromnu gravitacionu snagu neutronske zvezde? Odgovor može biti ako i samo ako postoji jako električno polje sa potencijalnom razlikom od do volta.

image credit: wikimedia (synchrotron mechanism)(public)

Ali zbog trenja i sudara sa međuzvezdanim materijalom i zbog zračenja, pulsar gubi snagu i energiju, usporava se i na kraju ne dobijamo više emitovanje pulsiranja.

Međutim, postoje i neutronske zvezde kod kojih ne možemo tačno meriti vremene između pulsiranja. One su poznate kao centralni kompaktni objekti i uglavnom zrače u rendgenskom zraku. Obično su tihi u radio-spektru.

Rotacija

Neutronske zvezde rotiraju vrlo brzo jer moraju poštovati zakon o održanju mmomenta impulsa. Dakle, roditeljska zvezda je uvek sporija jer je njena površina veća od površine neutronske zvezde. Dakle, ako se površina smanjuje, ugaona brzina mora da se poveća. Ako je površina veća, onda će se brzina smanjiti. Kako rotaciono magnetno polje zrači energijom, vremenom neutronska zvezda će usporiti. Usporava skoro konstantno. Procenjuje se oko u godinu dana. Vremenom neutronska zvezda postaje starija, izgubi energiju i usporava. Na kraju, ne možemo ih otkriti jer prestaju emitovati radio talase. Ovaj proces se naziva spin down.

Ponekad se dešava čudna pojava kada je neutronska zvezda blizu neke druge zvezde. Ako je ta druga zvezda dovoljno blizu, onda neutronska zvezda usisava njenu masu, a rotacija neutronske zvezde se povećava. Ovaj process se zove spin up. Primer neutronske zvezde ovoga tipa je PSR J1748-2446 i rotira 716 puta u sekundi.

Do sada naučnici su otkrili 2500 neutronskih zvezda u našoj galaksiji. Većina njih su radio pulsori. Najveći broj neutronskih zvezda je pronađen u galaktičkom disku, ali ima ih i na drugim mestima. Mislili su da je razlog za to što naeutronske zvezde mogu da dobiju translacionu brzinu zbog eksplozija Supernove. Najbliža neutronska zvezda je udaljena 400 svetlosnih godina od nas.

image credit: wikimedia (Fermi's newly discovered 16 pulsars (yellow) and 8 millisecond pulsars (magenta)) (public)

Dvojni pulsari

Binarni pulsar je pulsar koji ima svoj par. To može da bude neutronska zvezda ili beli patuljak. Teško je detektovati dvojne pulsare. Međutim, današnje vreme je vreme radio teleskopa. Postoji teleskop koji se zove ARECIBO, VLA, AlMA, koji detektuje ovakve objekte. Radio teleskopima možemo da detektujemo ove objekte indirektno. Možemo da merimo njihovo pulsiranje vrlo precizno.

image credit : wikimedia by Michael Kramer

Prvi binarni pulsar su otkrili Tajlor i Rasel Huls 1974. godine u ARECIBO-u. Ovaj pulsar se zove PSR 1913 +16 ili Huls-Tajlerov dvojni pulsar. Zbog ovog otkrića dobili su Nobelovu nagradu. Dok su radili u ARECIBO-u, primetili su da je nešto čudno sa novootkrivenim pulsarom. Pulsiranje je redovno variralo, tako da su zaključili da ovaj pulsar orbitira sa još jednim parom u velikoj brzini. Kada se kreću ka nama zbog Doplerovog efekta vidimo pulsiranje češće, a kada idu od nas, onda pulsiranje nije toliko često. Možemo da merimo masu oba para posebno vrlo precizno.

Dokaz teorije opšte relativnosti

U Ajnštajnovoj teoriji opšte relativnosti jedna od pretpostavki je bila da gravitacioni talasi postoje. Gravitacija je smetnja u prostoru i vremenu zbog mase. Pošto se različiti fenomeni dešavaju u prostoru u svakom trenutku, ovi fenomeni mogu da kreiraju distorziju u prostoru i to ona može da putuje kao talas kroz proctor. Ovaj talas se zove talas gravitacije. Bilo je takođe predviđeno da jedan objekat koji kreće u orbitu, gubi energiju i ta energija može da se prenosi gravitacionim talasom. Ovo je, međutim, skoro nemoguće detektovati. Postoji ipak još jedan način da se detektuje. Kada dva kompaktna objekta, kao što su neutronske zvezde, orbitiraju oko centra mase milionima godina, one gube energiju i približavaju se i kreću se brže nego pre. Kada se sudare i spoje, one gube veliku količinu energije, koju gravitacioni talas može da nosi kroz prostor. To je naša šansa da ovo detektujemo. Godine 2015. LIGO je detektovao gravitacioni talas i tako dokazao Ajnštajnovu teoriju opšte relativnosti.

image credit: flickr Charly W. Karl

Reinkarnacija pulsara

Godine 1984. ARCEIBO opservatorija je detektovala jedan pulsar (PSR 1937+21) koji je promenio naše mišljenje o evoluciji pulsara. Ovo je bio najbrži pulsar ikada otkriven. Njegov period je bio 0, 00156s. Ako ne bi imao veliku gravitacionu silu, raspao bi se u fragmente. Pošto je rotaciona brzina bila velika, naučnici su mislili da je u pitanju najmlađi pulsar koji su ikada otkrili. Ipak, postojao je jedan problem sa magnetnim poljem. Njegovo magnetno polje je bilo manje od magnetnog polja drugih pulsora. To je ipak bilo neverovatno.

Međutim, u isto vreme je otkriven ultra brzi pulsar sa belim patuljkom kao parom. Beli patuljak je bio star oko . To znači da i pulsar mora da ima isto toliku starost. Međutim, toliko stari pulsar bi morao da umre. Šta smo ovde propustili? Pa, za usamljenog pulsora ovo bi bio kraj života, pošto bi magnetno polje usporilo njegovu brzinu. Međutim, pulsar u dvojnom sistemu može da usisava masu svog para i da kreira disk. On može da ima toliku masu da pojača svoj ugaoni impuls i opet oživi.

image credit: wikimedia (public)

Zaključak

Pulsari su veoma fascinantni objekti. To su objekti koji su zaokupljali pažnju naučnika tokom dugih besanih noći. Iako je mnogo posla i istraživanja već obavljeno na ovom polju, ima još jako mnogo stvari koje treba otkriti i rešiti. To je bilo sve za danas. Nadam se da ste uživali i želim vam ugodno vreme na Steemitu.

Literatura

<1> Erika Bohm Vitense, Stellar Astrophysics

<2> Olga Atancković, General Astrophysics (Opšta Astrofizika)

<3>Camenzind, Compact objects in astrophysics.

<4>Wikipedia (neutron star)

<5>Hyperphysics

<6>Wikipedia (binary pulsar)

Jednačine su urađene uz pomoć quicklatex