Wann wurde der erste Pulsar entdeckt? Pulsar

Der Inhalt des Artikels

PULSAR, ein astronomisches Objekt, das starke, streng periodische Impulse elektromagnetischer Strahlung, hauptsächlich im Radiobereich, aussendet. Die in Impulsen abgegebene Energie macht nur einen kleinen Bruchteil seiner Gesamtenergie aus. Fast alle bekannten Pulsare befinden sich in unserer Galaxie. Jeder Pulsar hat seine eigene Pulsationsperiode; Sie reichen von 640 Impulsen pro Sekunde bis zu einem Impuls alle 5 s. Die Perioden der meisten Pulsare liegen zwischen 0,5 und 1 s. Genaue Messungen zeigen, dass sich die Zeitspanne zwischen den Impulsen typischerweise um eine Milliardstel Sekunde pro Tag verlängert; Genau das ist zu erwarten, wenn sich die Rotation eines Sterns verlangsamt und er bei der Strahlung Energie verliert.

Die Entdeckung von Pulsaren im Jahr 1967 war eine große Überraschung, da solche Phänomene zuvor nicht vorhergesagt worden waren. Es wurde schnell klar, dass dieses Phänomen entweder mit radialen Pulsationen oder mit der Rotation von Sternen zusammenhängt. Aber weder gewöhnliche Sterne noch weiße Zwerge können auf natürliche Weise mit einer so hohen Frequenz pulsieren. Sie können auch nicht so schnell rotieren – die Zentrifugalkraft würde sie zerreißen. Dies kann nur ein sehr dichter Körper sein, der aus einer Substanz besteht, die 1939 von L.D. Landau und R. Oppenheimer vorhergesagt wurde. In dieser Substanz sind die Atomkerne eng aneinander gepresst. Nur die gigantische Schwerkraft, die nur sehr massereiche Körper wie Sterne besitzen, kann Materie in einem solchen Ausmaß komprimieren. Bei enormer Dichte wandeln Kernreaktionen die meisten Teilchen in Neutronen um, weshalb solche Körper Neutronensterne genannt werden.

Der leistungsstarke Pulsar PSR 0531+21 im Krebsnebel wurde am ausführlichsten untersucht. Dieser Neutronenstern macht 30 Umdrehungen pro Sekunde und sein rotierendes Magnetfeld mit einer Induktion von 10 12 G „funktioniert“ wie ein riesiger Beschleuniger geladener Teilchen und gibt ihnen Energie von bis zu 10 20 eV, was 100 Millionen Mal mehr ist als in den meisten anderen leistungsstarker Beschleuniger auf der Erde. Die gesamte Strahlungsleistung dieses Pulsars ist 100.000-mal höher als die der Sonne. Weniger als 0,01 % dieser Leistung stammen aus Radioimpulsen, ca. 1 % wird als optische Impulse abgestrahlt und ca. 10 % – in Form von Röntgenstrahlen. Die verbleibende Energie stammt wahrscheinlich aus niederfrequenter Radioemission und hochenergetischen Elementarteilchen – der kosmischen Strahlung.

Die Dauer eines Radioimpulses in einem typischen Pulsar beträgt nur 3 % des Zeitintervalls zwischen den Impulsen. Konsistent eintreffende Pulse unterscheiden sich stark voneinander, aber die durchschnittliche (allgemeine) Form des Pulses ist für jeden Pulsar unterschiedlich und bleibt über viele Jahre erhalten. Die Analyse der Pulsform zeigte viele interessante Dinge. Typischerweise besteht jeder Puls aus mehreren Subpulsen, die entlang des durchschnittlichen Pulsprofils „driften“. Bei einigen Pulsaren kann sich die Form des Durchschnittsprofils plötzlich ändern und von einer stabilen Form in eine andere übergehen; Jeder von ihnen bleibt für viele hundert Impulse bestehen. Manchmal fällt die Pulsleistung ab und erholt sich dann wieder. Dieses „Einfrieren“ kann einige Sekunden bis mehrere Tage dauern.

Bei einer detaillierten Analyse zeigen Subpulse eine feine Struktur: Jeder Puls besteht aus Hunderten von Mikropulsen. Der Emissionsbereich eines solchen Mikropulses auf der Oberfläche des Pulsars ist weniger als 300 m groß. Die Emissionsleistung ist in diesem Fall mit der der Sonne vergleichbar.

Der Wirkungsmechanismus eines Pulsars.

Bisher gibt es nur ein ungefähres Bild der Wirkungsweise eines Pulsars. Es basiert auf einem rotierenden Neutronenstern mit einem starken Magnetfeld. Das rotierende Magnetfeld fängt von der Sternoberfläche austretende Kernteilchen ein und beschleunigt sie auf sehr hohe Energien. Diese Teilchen senden in ihrer Bewegungsrichtung elektromagnetische Quanten aus und bilden so rotierende Strahlungsstrahlen. Wenn der Strahl auf die Erde gerichtet ist, empfangen wir einen Strahlungsimpuls. Es ist nicht ganz klar, warum diese Impulse eine so klare Struktur haben; Vielleicht schleudern nur kleine Bereiche der Oberfläche des Neutronensterns Teilchen in das Magnetfeld. Teilchen maximaler Energie können nicht einzeln beschleunigt werden; Sie scheinen Strahlen zu bilden, die vielleicht 10 12 Teilchen enthalten, die als einzelnes Teilchen beschleunigt werden. Dies hilft auch, die scharfen Grenzen der Pulse zu verstehen, die wahrscheinlich jeweils einem separaten Teilchenstrahl zugeordnet sind.

Öffnung.

Der erste Pulsar wurde 1967 zufällig von den Astronomen J. Bell und E. Hewish der Universität Cambridge entdeckt. Beim Testen eines neuen Radioteleskops mit Geräten zur Aufzeichnung schnell variierender kosmischer Strahlung entdeckten sie unerwartet Impulsketten, die mit einer klaren Periodizität eintrafen. Der erste Pulsar hatte eine Periode von 1,3373 s und eine Pulsdauer von 0,037 s. Wissenschaftler nannten ihn CP 1919, was „Cambridge Pulsar“ bedeutet und eine Rektaszension von 19 Stunden und 19 Minuten hat. Bis 1997 wurden durch die Bemühungen aller Radioastronomen weltweit mehr als 700 Pulsare entdeckt. Die Pulsarforschung wird mit den größten Teleskopen durchgeführt, da zur Erkennung kurzer Pulse eine hohe Empfindlichkeit erforderlich ist.

Der Aufbau eines Pulsars.

Neutronensterne haben einen flüssigen Kern und eine feste Kruste von ca. 1 km. Daher erinnert die Struktur von Pulsaren eher an Planeten als an Sterne. Eine schnelle Rotation führt zu einer gewissen Abflachung des Pulsars. Die Strahlung trägt Energie und Drehimpuls mit sich, was zu einer Verlangsamung der Rotation führt. Allerdings verhindert die harte Kruste, dass der Pulsar allmählich kugelförmig wird. Wenn sich die Rotation verlangsamt, baut sich Spannung in der Kruste auf und schließlich bricht sie: Der Stern wird abrupt etwas kugelförmiger, sein Äquatorradius nimmt ab (nur um 0,01 mm) und die Rotationsgeschwindigkeit (aufgrund der Impulserhaltung) nimmt leicht zu . Dann kommt es wiederum zu einer allmählichen Verlangsamung der Rotation und einem erneuten „Sternbeben“, was zu einem Sprung der Rotationsgeschwindigkeit führt. Durch die Untersuchung von Veränderungen in den Perioden von Pulsaren ist es daher möglich, viel über die Physik der festen Kruste von Neutronensternen zu lernen. Darin finden wie in der Planetenkruste tektonische Prozesse statt, und möglicherweise bilden sich eigene mikroskopisch kleine Berge.

Doppelpulsare.

Der Pulsar PSR 1913+16 war der erste, der in einem Doppelsternsystem entdeckt wurde. Seine Umlaufbahn ist sehr langgestreckt, sodass er seinem Nachbarn sehr nahe kommt, der nur ein kompaktes Objekt sein kann – ein Weißer Zwerg, ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch. Die hohe Stabilität von Pulsarpulsen ermöglicht eine sehr genaue Untersuchung ihrer Umlaufbewegung mithilfe der Doppler-Verschiebung ihrer Ankunftsfrequenz. Daher wurde der binäre Pulsar verwendet, um die Schlussfolgerungen der Allgemeinen Relativitätstheorie zu testen, wonach sich die Hauptachse seiner Umlaufbahn um etwa 4° pro Jahr drehen sollte; Genau das wird beobachtet.

Es sind mehrere Dutzend Doppelpulsare bekannt. Der 1988 entdeckte Pulsar im Doppelsternsystem dreht sich 622 Mal pro Sekunde. Sein Nachbar, mit nur 2 % der Sonnenmasse, war wahrscheinlich einst ein normaler Stern. Aber der Pulsar sorgte dafür, dass es „an Gewicht verlor“, indem er einen Teil der Masse auf sich zog und einen Teil davon verdampfte und in den Weltraum „wegwehte“. Bald wird der Pulsar seinen Nachbarn vollständig zerstören und in Ruhe gelassen werden. Anscheinend kann dies die Tatsache erklären, dass die überwiegende Mehrheit der Pulsare Einzelsterne sind, während mindestens die Hälfte der normalen Sterne in binären und komplexeren Systemen enthalten sind.

Entfernung zu Pulsaren.

Beim Übergang vom Pulsar zur Erde überwinden Radiowellen das interstellare Medium; Durch die Wechselwirkung mit den darin enthaltenen freien Elektronen werden sie langsamer – je länger die Wellenlänge, desto stärker die Verlangsamung. Durch die Messung der Verzögerung eines langwelligen Pulses im Vergleich zu einem kurzwelligen (die mehrere Minuten erreicht) und die Kenntnis der Dichte des interstellaren Mediums ist es möglich, die Entfernung zum Pulsar zu bestimmen.

Wie Beobachtungen zeigen, gibt es im interstellaren Medium durchschnittlich ca. 0,03 Elektronen pro Kubikzentimeter. Basierend auf diesem Wert ergeben sich durchschnittliche Entfernungen zu Pulsaren von mehreren hundert Lichtjahren. Jahre. Es gibt aber auch weiter entfernte Objekte: Der oben erwähnte Doppelpulsar PSR 1913+16 ist 18.000 Lichtjahre entfernt. Jahre.

Das FAST-Radioteleskop hat einen neuen Millisekundenpulsar entdeckt. Bildnachweis: Pei Wang/NAOC.

Ein Pulsar ist ein Weltraumobjekt, das starke elektromagnetische Strahlung im Radiobereich aussendet, die durch strenge Periodizität gekennzeichnet ist. Die bei solchen Pulsen freigesetzte Energie macht einen kleinen Bruchteil der Gesamtenergie des Pulsars aus. Die überwiegende Mehrheit der entdeckten Pulsare befindet sich in der Milchstraße. Jeder Pulsar sendet Impulse mit einer bestimmten Frequenz aus, die zwischen 640 Pulsationen pro Sekunde und einem alle fünf Sekunden liegt. Die Perioden des Hauptteils solcher Objekte liegen zwischen 0,5 und 1 Sekunde. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Periodizität der Impulse jeden Tag um eine Milliardstel Sekunde zunimmt, was wiederum durch die Verlangsamung der Rotation aufgrund der vom Stern emittierten Energie erklärt wird.

Der erste Pulsar wurde im Juni 1967 von Jocelyn Bell und Anthony Hewish entdeckt. Die Entdeckung eines solchen Objekts war theoretisch nicht vorhersehbar und kam für die Wissenschaftler zu einer großen Überraschung. Bei der Forschung fanden Astrophysiker heraus, dass solche Objekte aus sehr dichter Materie bestehen müssen. Nur massereiche Körper wie Sterne haben eine so gigantische Materiedichte. Aufgrund der enormen Dichte wandeln Kernreaktionen im Inneren des Sterns Teilchen in Neutronen um, weshalb diese Objekte Neutronensterne genannt werden.

Die meisten Sterne haben eine Dichte, die etwas größer ist als die von Wasser; ein prominentes Beispiel hierfür ist unsere Sonne, deren Hauptsubstanz Gas ist. Weiße Zwerge haben die gleiche Masse wie die Sonne, haben aber einen kleineren Durchmesser, weshalb ihre Dichte etwa 40 t/cm 3 beträgt. Pulsare haben eine vergleichbare Masse wie die Sonne, aber ihre Abmessungen sind sehr klein – etwa 30.000 Meter, was wiederum ihre Dichte auf 190 Millionen Tonnen/cm 3 erhöht. Bei dieser Dichte hätte die Erde einen Durchmesser von etwa 300 Metern. Höchstwahrscheinlich entstehen Pulsare nach einer Supernova-Explosion, wenn die Hülle des Sterns verschwindet und der Kern zu einem Neutronenstern kollabiert.

Der bisher am besten untersuchte Pulsar ist PSR 0531+21, der sich im Krebsnebel befindet. Dieser Pulsar macht 30 Umdrehungen pro Sekunde, seine Magnetfeldinduktion beträgt eintausend Gauss. Die Energie dieses Neutronensterns ist hunderttausendmal größer als die Energie unseres Sterns. Die gesamte Energie ist unterteilt in: Radioimpulse (0,01 %), optische Impulse (1 %), Röntgenstrahlen (10 %) und niederfrequente Radio-/kosmische Strahlung (der Rest).

Die Dauer eines Radiopulses in einem Standard-Neutronenstern beträgt ein Dreißigstel der Zeit zwischen den Pulsationen. Alle Pulse eines Pulsars unterscheiden sich erheblich voneinander, aber die allgemeine Form eines Pulses eines bestimmten Pulsars ist einzigartig und über Jahrzehnte hinweg gleich. Dieses Formular kann Ihnen viele interessante Dinge erzählen. Am häufigsten wird jeder Impuls in mehrere Unterimpulse unterteilt, die wiederum in Mikroimpulse unterteilt werden. Die Größe solcher Mikroimpulse kann bis zu dreihundert Meter erreichen und die von ihnen abgegebene Energie entspricht der Sonnenenergie.

Derzeit stellen sich Wissenschaftler einen Pulsar als einen rotierenden Neutronenstern mit einem starken Magnetfeld vor, der von der Oberfläche des Sterns austretende Kernteilchen einfängt und sie dann auf kolossale Geschwindigkeiten beschleunigt.

Pulsare bestehen aus einem Kern (Flüssigkeit) und einer Kruste, deren Dicke etwa einen Kilometer beträgt. Daher ähneln Neutronensterne eher Planeten als Sternen. Aufgrund der Rotationsgeschwindigkeit hat der Pulsar eine abgeflachte Form. Während des Pulses verliert der Neutronenstern einen Teil seiner Energie, wodurch seine Rotation verlangsamt wird. Durch diese Abbremsung baut sich Spannung in der Kruste auf und dann bricht die Kruste, der Stern wird etwas runder – der Radius nimmt ab und die Rotationsgeschwindigkeit (aufgrund der Drehmomenterhaltung) nimmt zu.

Die Entfernungen zu bisher entdeckten Pulsaren liegen zwischen 100 und 20.000 Lichtjahren.

Im Zentrum der M82-Galaxie ist ein Pulsar (rosa) zu sehen.

Erkunden Pulsare und Neutronensterne Das Universum: Beschreibung und Eigenschaften mit Fotos und Videos, Struktur, Rotation, Dichte, Zusammensetzung, Masse, Temperatur, Suche.

Pulsare

Pulsare Es handelt sich um kugelförmige, kompakte Objekte, deren Ausmaße nicht über die Grenzen einer Großstadt hinausreichen. Das Überraschende ist, dass sie mit einem solchen Volumen massemäßig die Sonnenmasse übertreffen. Sie werden verwendet, um extreme Zustände der Materie zu untersuchen, Planeten außerhalb unseres Systems zu entdecken und kosmische Entfernungen zu messen. Darüber hinaus halfen sie dabei, Gravitationswellen zu finden, die auf energetische Ereignisse wie supermassereiche Kollisionen hinweisen. Erstmals 1967 entdeckt.

Was ist ein Pulsar?

Wenn Sie am Himmel nach einem Pulsar suchen, scheint es sich um einen gewöhnlichen funkelnden Stern zu handeln, der einem bestimmten Rhythmus folgt. Tatsächlich flackert oder pulsiert ihr Licht nicht und sie erscheinen nicht wie Sterne.

Der Pulsar erzeugt zwei anhaltende, schmale Lichtstrahlen in entgegengesetzte Richtungen. Der Flackereffekt entsteht durch die Rotation (Beacon-Prinzip). In diesem Moment trifft der Strahl auf die Erde und dreht sich dann erneut. Warum passiert das? Tatsache ist, dass der Lichtstrahl eines Pulsars normalerweise nicht auf seine Rotationsachse ausgerichtet ist.

Wenn das Blinken durch Rotation erzeugt wird, spiegelt die Geschwindigkeit der Impulse die Geschwindigkeit wider, mit der sich der Pulsar dreht. Insgesamt wurden 2.000 Pulsare gefunden, von denen sich die meisten einmal pro Sekunde drehen. Aber es gibt ungefähr 200 Objekte, die es schaffen, in derselben Zeit hundert Umdrehungen zu machen. Die schnellsten werden als Millisekunden-Modelle bezeichnet, da ihre Anzahl Umdrehungen pro Sekunde 700 beträgt.

Pulsare können nicht als Sterne betrachtet werden, zumindest nicht als „lebend“. Es handelt sich vielmehr um Neutronensterne, die entstehen, nachdem einem massereichen Stern der Treibstoff ausgeht und er kollabiert. Dadurch entsteht eine starke Explosion – eine Supernova, und das verbleibende dichte Material verwandelt sich in einen Neutronenstern.

Der Durchmesser der Pulsare im Universum erreicht 20–24 km und ihre Masse ist doppelt so groß wie die der Sonne. Um Ihnen eine Vorstellung zu geben: Ein Stück eines solchen Objekts in der Größe eines Zuckerwürfels wiegt 1 Milliarde Tonnen. Das heißt, etwas so Schweres wie der Everest passt in Ihre Hand! Es stimmt, es gibt ein noch dichteres Objekt – ein Schwarzes Loch. Der massereichste erreicht 2,04 Sonnenmassen.

Pulsare haben ein starkes Magnetfeld, das 100 Millionen bis 1 Billiarde Mal stärker ist als das der Erde. Damit ein Neutronenstern wie ein Pulsar Licht aussenden kann, muss er das richtige Verhältnis von Magnetfeldstärke und Rotationsgeschwindigkeit haben. Es kommt vor, dass ein Radiowellenstrahl das Sichtfeld eines bodengestützten Teleskops nicht durchdringt und unsichtbar bleibt.

Radiopulsare

Der Astrophysiker Anton Biryukov über die Physik von Neutronensternen, die Verlangsamung der Rotation und die Entdeckung von Gravitationswellen:

Warum rotieren Pulsare?

Die Langsamkeit eines Pulsars beträgt eine Umdrehung pro Sekunde. Die schnellsten beschleunigen auf Hunderte von Umdrehungen pro Sekunde und werden Millisekunde genannt. Der Rotationsprozess findet statt, weil die Sterne, aus denen sie entstanden sind, sich ebenfalls drehten. Um diese Geschwindigkeit zu erreichen, benötigen Sie jedoch eine zusätzliche Quelle.

Forscher gehen davon aus, dass Millisekundenpulsare dadurch entstanden sind, dass einem Nachbarn Energie gestohlen wurde. Möglicherweise bemerken Sie das Vorhandensein einer Fremdsubstanz, die die Rotationsgeschwindigkeit erhöht. Und das ist nicht gut für den verletzten Begleiter, der eines Tages vollständig vom Pulsar verschlungen werden könnte. Solche Systeme werden Schwarze Witwen genannt (nach einer gefährlichen Spinnenart).

Pulsare können Licht in mehreren Wellenlängen aussenden (von Radio bis Gammastrahlung). Aber wie machen sie das? Eine genaue Antwort können Wissenschaftler noch nicht finden. Es wird angenommen, dass für jede Wellenlänge ein eigener Mechanismus verantwortlich ist. Bakenartige Strahlen bestehen aus Radiowellen. Sie sind hell und schmal und ähneln kohärentem Licht, bei dem die Partikel einen fokussierten Strahl bilden.

Je schneller die Rotation, desto schwächer das Magnetfeld. Aber die Rotationsgeschwindigkeit reicht aus, um ebenso helle Strahlen wie langsame auszusenden.

Bei der Rotation erzeugt das Magnetfeld ein elektrisches Feld, das geladene Teilchen in einen beweglichen Zustand (elektrischen Strom) bringen kann. Der Bereich über der Oberfläche, in dem das Magnetfeld dominiert, wird Magnetosphäre genannt. Hier werden geladene Teilchen durch ein starkes elektrisches Feld auf unglaublich hohe Geschwindigkeiten beschleunigt. Jedes Mal, wenn sie beschleunigen, senden sie Licht aus. Es wird im optischen und röntgenologischen Bereich angezeigt.

Was ist mit Gammastrahlen? Untersuchungen legen nahe, dass ihre Quelle anderswo in der Nähe des Pulsars gesucht werden sollte. Und sie werden einem Fächer ähneln.

Suche nach Pulsaren

Radioteleskope bleiben die wichtigste Methode zur Suche nach Pulsaren im Weltraum. Sie sind im Vergleich zu anderen Objekten klein und lichtschwach, daher muss man den gesamten Himmel abtasten und nach und nach gelangen diese Objekte in die Linse. Die meisten wurden mit dem Parkes-Observatorium in Australien gefunden. Ab 2018 werden viele neue Daten von der Square Kilometre Array Antenna (SKA) verfügbar sein.

Im Jahr 2008 wurde das GLAST-Teleskop gestartet, das 2050 Gammastrahlen aussendende Pulsare entdeckte, von denen 93 Millisekundenpulsare waren. Dieses Teleskop ist unglaublich nützlich, da es den gesamten Himmel scannt, während andere nur kleine Bereiche entlang der Ebene hervorheben.

Das Finden verschiedener Wellenlängen kann eine Herausforderung sein. Tatsache ist, dass Radiowellen unglaublich stark sind, aber möglicherweise einfach nicht in die Teleskoplinse gelangen. Gammastrahlung breitet sich jedoch über einen größeren Teil des Himmels aus, weist jedoch eine geringere Helligkeit auf.

Wissenschaftler wissen mittlerweile von der Existenz von 2.300 Pulsaren, die durch Radiowellen und 160 durch Gammastrahlen entdeckt wurden. Es gibt auch 240-Millisekunden-Pulsare, von denen 60 Gammastrahlen erzeugen.

Verwendung von Pulsaren

Pulsare sind nicht nur erstaunliche Weltraumobjekte, sondern auch nützliche Werkzeuge. Das emittierte Licht kann viel über innere Prozesse verraten. Das heißt, Forscher sind in der Lage, die Physik von Neutronensternen zu verstehen. Diese Objekte stehen unter einem so hohen Druck, dass sich das Verhalten der Materie vom üblichen unterscheidet. Der seltsame Inhalt von Neutronensternen wird „Kernpaste“ genannt.

Pulsare bieten aufgrund der Präzision ihrer Impulse viele Vorteile. Wissenschaftler kennen bestimmte Objekte und nehmen sie als kosmische Uhren wahr. So entstanden Spekulationen über die Anwesenheit anderer Planeten. Tatsächlich umkreiste der erste gefundene Exoplanet einen Pulsar.

Vergessen Sie nicht, dass sich Pulsare weiter bewegen, während sie „blinken“, was bedeutet, dass sie zur Messung kosmischer Entfernungen verwendet werden können. Sie waren auch daran beteiligt, Einsteins Relativitätstheorie zu testen, wie Momente mit der Schwerkraft. Doch die Regelmäßigkeit der Pulsation kann durch Gravitationswellen gestört werden. Dies wurde im Februar 2016 festgestellt.

Pulsar-Friedhöfe

Allmählich werden alle Pulsare langsamer. Die Strahlung wird durch das durch die Rotation erzeugte Magnetfeld angetrieben. Dadurch verliert es auch seine Leistung und sendet keine Strahlen mehr. Wissenschaftler haben eine spezielle Grenze gezogen, nach der Gammastrahlen noch vor Radiowellen nachweisbar sind. Sobald der Pulsar unterschreitet, wird er auf dem Pulsarfriedhof abgeschrieben.

Wenn aus den Überresten einer Supernova ein Pulsar entstanden ist, dann verfügt er über eine enorme Energiereserve und eine hohe Rotationsgeschwindigkeit. Beispiele hierfür sind das junge Objekt PSR B0531+21. Es kann mehrere hunderttausend Jahre in dieser Phase bleiben, danach beginnt es an Geschwindigkeit zu verlieren. Pulsare mittleren Alters machen die Mehrheit der Bevölkerung aus und erzeugen ausschließlich Radiowellen.

Allerdings kann ein Pulsar seine Lebensdauer verlängern, wenn sich ein Satellit in der Nähe befindet. Dann zieht es sein Material heraus und erhöht die Rotationsgeschwindigkeit. Solche Veränderungen können jederzeit auftreten, weshalb der Pulsar zur Wiedergeburt fähig ist. Ein solcher Kontakt wird als Röntgen-Binärsystem mit geringer Masse bezeichnet. Die ältesten Pulsare sind Millisekundenpulsare. Einige werden Milliarden Jahre alt.

Neutronensterne

Neutronensterne- eher mysteriöse Objekte, die die Sonnenmasse um das 1,4-fache überschreiten. Sie entstehen nach der Explosion größerer Sterne. Lernen wir diese Formationen besser kennen.

Wenn ein Stern explodiert, der vier- bis achtmal so massereich ist wie die Sonne, bleibt ein hochdichter Kern zurück, der weiter kollabiert. Die Schwerkraft drückt so stark auf ein Material, dass Protonen und Elektronen zu Neutronen verschmelzen. So entsteht ein Neutronenstern mit hoher Dichte.

Diese massiven Objekte können einen Durchmesser von nur 20 km erreichen. Um Ihnen eine Vorstellung von der Dichte zu geben: Nur eine Kugel Neutronensternmaterial würde eine Milliarde Tonnen wiegen. Die Schwerkraft auf einem solchen Objekt ist zwei Milliarden Mal stärker als die der Erde, und die Kraft reicht für die Gravitationslinse aus, die es Wissenschaftlern ermöglicht, die Rückseite des Sterns zu betrachten.

Der Schock der Explosion hinterlässt einen Impuls, der den Neutronenstern in Drehung versetzt und mehrere Umdrehungen pro Sekunde erreicht. Obwohl sie bis zu 43.000 Mal pro Minute beschleunigen können.

Grenzschichten in der Nähe kompakter Objekte

Der Astrophysiker Valery Suleymanov über die Entstehung von Akkretionsscheiben, Sternwind und Materie um Neutronensterne:

Das Innere von Neutronensternen

Der Astrophysiker Sergei Popov über extreme Materiezustände, die Zusammensetzung von Neutronensternen und Methoden zur Untersuchung des Inneren:

Wenn ein Neutronenstern Teil eines Doppelsternsystems ist, in dem eine Supernova explodiert ist, ist das Bild noch beeindruckender. Wenn der zweite Stern eine geringere Masse als die Sonne hat, zieht er die Masse des Begleiters in den „Roche-Lappen“. Dabei handelt es sich um eine kugelförmige Materialwolke, die einen Neutronenstern umkreist. Wenn der Satellit zehnmal größer als die Sonnenmasse wäre, dann ist der Stofftransport ebenfalls angepasst, aber nicht so stabil. Das Material fließt entlang der Magnetpole, erwärmt sich und erzeugt Röntgenpulsationen.

Bis 2010 wurden 1.800 Pulsare mithilfe von Radiodetektion und 70 mithilfe von Gammastrahlen entdeckt. Einige Exemplare hatten sogar Planeten.

Arten von Neutronensternen

Bei einigen Vertretern der Neutronensterne strömen Materialstrahlen nahezu mit Lichtgeschwindigkeit. Wenn sie an uns vorbeifliegen, blinken sie wie das Licht eines Leuchtfeuers. Aus diesem Grund werden sie Pulsare genannt.

Wenn Röntgenpulsare Material von ihren massereicheren Nachbarn entnehmen, kommt es mit einem Magnetfeld in Kontakt und erzeugt starke Strahlen, die im Radio-, Röntgen-, Gammastrahlen- und optischen Spektrum sichtbar sind. Da sich die Quelle im Begleiter befindet, werden sie Akkretionspulsare genannt.

Rotierende Pulsare am Himmel werden durch die Rotation von Sternen angetrieben, da hochenergetische Elektronen mit dem Magnetfeld des Pulsars über den Polen interagieren. Wenn das Material in der Magnetosphäre des Pulsars beschleunigt wird, erzeugt es Gammastrahlen. Die Energiefreisetzung verlangsamt die Rotation.

Die Magnetfelder von Magnetaren sind 1000-mal stärker als die von Neutronensternen. Dadurch muss sich der Stern viel länger drehen.

Entwicklung von Neutronensternen

Der Astrophysiker Sergei Popov über die Geburt, Strahlung und Vielfalt von Neutronensternen:

Stoßwellen in der Nähe kompakter Objekte

Der Astrophysiker Valery Suleymanov über Neutronensterne, die Schwerkraft auf Raumfahrzeugen und das Newtonsche Limit:

Kompakte Sterne

Der Astrophysiker Alexander Potekhin über Weiße Zwerge, das Dichteparadoxon und Neutronensterne:

Es war zu ungewöhnlich. Sein Hauptmerkmal, nach dem es benannt wurde, sind periodische Strahlungsausbrüche mit einem genau definierten Zeitraum. Eine Art Funkfeuer im Weltraum. Zunächst ging man davon aus, dass es sich um einen pulsierenden Stern handelt, der seine Größe verändert – so etwas ist schon lange bekannt. Und es wurde von Jocelyn Bell, einer Doktorandin an der Universität Cambridge, mit einem Radioteleskop entdeckt.
Interessanterweise erhielt der erste Pulsar den Namen LGM-1, was auf Englisch „kleine grüne Männchen“ bedeutet. Nach und nach wurde jedoch klar, dass Pulsare natürliche Objekte unseres Universums sind, und eine ganze Reihe davon wurden bereits entdeckt – fast zweitausend. Der uns am nächsten gelegene Stern ist 390 Lichtjahre entfernt.

Was ist also ein Pulsar? Dies ist ein sehr kleiner, aber sehr dichter Neutronenstern. Solche Sterne entstehen nach der Explosion eines Riesensterns, der viel größer ist als unsere Sonne, eines Zwergsterns. Durch das Aufhören der thermonuklearen Reaktion wird die Materie des Sterns zu einem sehr dichten Objekt komprimiert – dies nennt man Kollaps, und dabei werden Elektronen – negative Teilchen – in die Kerne gedrückt und verbinden sich mit Protonen – positiven Teilchen . Am Ende besteht die gesamte Materie des Sterns nur aus Neutronen, was zu einer enormen Dichte führt – Neutronen haben keine Ladung und können sehr nahe beieinander liegen, fast übereinander.

Die gesamte Materie eines riesigen Sterns passt also in einen Neutronenstern, der nur wenige Kilometer groß ist. Seine Dichte ist so groß, dass ein Teelöffel der Substanz dieses Sterns eine Milliarde Tonnen wiegt.

Der erste von Jocelyn Bell entdeckte Pulsar schickte elektromagnetische Ausbrüche mit einer Frequenz von 1,33733 Sekunden in den Weltraum. Andere Pulsare haben unterschiedliche Perioden, aber die Frequenz ihrer Strahlung bleibt konstant, kann aber in unterschiedlichen Bereichen liegen – von Radiowellen bis hin zu Röntgenstrahlen. Warum passiert das?

Tatsache ist, dass ein Neutronenstern von der Größe einer Stadt sehr schnell rotiert. Es kann in einer Sekunde tausend Umdrehungen um seine Achse machen. Darüber hinaus verfügt es über ein sehr starkes Magnetfeld. Protonen und Elektronen bewegen sich entlang der Kraftfelder dieses Feldes und setzen in der Nähe der Pole, wo das Magnetfeld besonders stark ist und diese Teilchen sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen, Energiequanten unterschiedlicher Größenordnung frei. Es stellt sich heraus wie ein natürliches Synchrophasotron – ein Teilchenbeschleuniger, nur in der Natur. Auf diese Weise entstehen auf der Oberfläche des Sterns zwei Regionen, von denen sehr starke Strahlung ausgeht.

Legen Sie eine Taschenlampe auf den Tisch und beginnen Sie, sie zu drehen. Der Lichtstrahl dreht sich mit und beleuchtet alles im Kreis. Ebenso sendet ein rotierender Pulsar seine Strahlung mit der Rotationsperiode aus, und zwar sehr schnell. Wenn sich die Erde im Strahlengang befindet, sehen wir einen Funkemissionsstoß. Außerdem kommt dieser Strahl von einem Fleck auf einem Stern, der nur 250 Meter groß ist! Was für eine Kraft ist das, wenn wir ein Signal erkennen können, das Hunderte und Tausende von Lichtjahren entfernt ist! Die Magnetpole und die Rotationsachse des Pulsars stimmen nicht überein, sodass die emittierenden Punkte rotieren und nicht stillstehen.

Als der erste Pulsar im Juni 1967 entdeckt wurde, wurde er als künstliches Weltraumobjekt ernst genommen. Es war zu ungewöhnlich. Sein Hauptmerkmal, nach dem es benannt wurde, sind periodische Strahlungsausbrüche mit einem genau definierten Zeitraum. Eine Art Funkfeuer im Weltraum. Zunächst ging man davon aus, dass es sich um einen pulsierenden Stern handelt, der seine Größe verändert – so etwas ist schon lange bekannt. Und es wurde von Jocelyn Bell, einer Doktorandin an der Universität Cambridge, mit einem Radioteleskop entdeckt.

Interessanterweise erhielt der erste Pulsar den Namen LGM-1, was auf Englisch „kleine grüne Männchen“ bedeutet. Nach und nach wurde jedoch klar, dass Pulsare natürliche Objekte unseres Universums sind, und eine ganze Reihe davon wurden bereits entdeckt – fast zweitausend. Der uns am nächsten gelegene Stern ist 390 Lichtjahre entfernt.

Was ist also ein Pulsar? Dies ist ein sehr kleiner, aber sehr dichter Neutronenstern. Solche Sterne entstehen nach der Explosion eines Riesensterns, der viel größer ist als unsere Sonne, eines Zwergsterns. Durch das Aufhören der thermonuklearen Reaktion wird die Materie des Sterns zu einem sehr dichten Objekt komprimiert – dies nennt man Kollaps, und dabei werden Elektronen – negative Teilchen – in die Kerne gedrückt und verbinden sich mit Protonen – positiven Teilchen . Am Ende besteht die gesamte Materie des Sterns nur aus Neutronen, was zu einer enormen Dichte führt – Neutronen haben keine Ladung und können sehr nahe beieinander liegen, fast übereinander.

Die gesamte Materie eines riesigen Sterns passt also in einen Neutronenstern, der nur wenige Kilometer groß ist. Seine Dichte ist so Ein Teelöffel der Substanz dieses Sterns wiegt eine Milliarde Tonnen.

Der erste von Jocelyn Bell entdeckte Pulsar schickte elektromagnetische Ausbrüche mit einer Frequenz von 1,33733 Sekunden in den Weltraum. Andere Pulsare haben unterschiedliche Perioden, aber die Frequenz ihrer Strahlung bleibt konstant, kann aber in unterschiedlichen Bereichen liegen – von Radiowellen bis hin zu Röntgenstrahlen. Warum passiert das?

Tatsache ist, dass ein Neutronenstern von der Größe einer Stadt sehr schnell rotiert. Es kann in einer Sekunde tausend Umdrehungen um seine Achse machen. Darüber hinaus verfügt es über ein sehr starkes Magnetfeld. Protonen und Elektronen bewegen sich entlang der Kraftfelder dieses Feldes und setzen in der Nähe der Pole, wo das Magnetfeld besonders stark ist und diese Teilchen sehr hohe Geschwindigkeiten erreichen, Energiequanten unterschiedlicher Größenordnung frei. Es stellt sich heraus wie ein natürliches Synchrophasotron – ein Teilchenbeschleuniger, nur in der Natur. Auf diese Weise entstehen auf der Oberfläche des Sterns zwei Regionen, von denen sehr starke Strahlung ausgeht.

Legen Sie eine Taschenlampe auf den Tisch und beginnen Sie, sie zu drehen. Der Lichtstrahl dreht sich mit und beleuchtet alles im Kreis. Ebenso sendet ein rotierender Pulsar seine Strahlung mit der Rotationsperiode aus, und zwar sehr schnell. Wenn sich die Erde im Strahlengang befindet, sehen wir einen Funkemissionsstoß. Außerdem kommt dieser Strahl von einem Fleck auf einem Stern, der nur 250 Meter groß ist! Was für eine Kraft ist das, wenn wir ein Signal erkennen können, das Hunderte und Tausende von Lichtjahren entfernt ist! Die Magnetpole und die Rotationsachse des Pulsars stimmen nicht überein, sodass die emittierenden Punkte rotieren und nicht stillstehen.

Man kann einen Pulsar nicht einmal durch ein Teleskop sehen.. Sie können den ihn umgebenden Nebel erkennen – die Gasreste des explodierenden Sterns, der den Pulsar hervorgebracht hat. Dieser Nebel wird vom Pulsar selbst beleuchtet, jedoch nicht von gewöhnlichem Licht. Das Leuchten entsteht durch die Bewegung von Protonen und Elektronen mit nahezu Lichtgeschwindigkeit. Der Pulsar selbst ist nur im Radiobereich sichtbar. Nur wenn man ein Radioteleskop darauf richtet, kann man es erkennen. Obwohl die jüngsten Pulsare die Fähigkeit besitzen, im optischen Bereich zu emittieren, und dies wurde mit sehr empfindlichen Geräten nachgewiesen, verschwindet diese Fähigkeit mit der Zeit.

Im Weltraum wurden bereits viele ungewöhnliche Objekte mit einzigartigen, erstaunlichen Eigenschaften entdeckt. Dazu gehören Schwarze Löcher, pulsierende Sterne und Schwarze Löcher... Pulsare und insbesondere Neutronensterne gehören zu den ungewöhnlichsten. Die auf ihnen auftretenden Phänomene können im Labor nicht reproduziert werden, daher stehen die interessantesten Entdeckungen im Zusammenhang mit ihnen noch bevor.