Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Художник о двойном пульсаре

Двойной пульсар представляет собой пульсар с двоичным компаньона , часто в белый карлик или нейтронную звезду . (По крайней мере, в одном случае, двойном пульсаре PSR J0737-3039 , нейтронная звезда-компаньон также является другим пульсаром.) Двойные пульсары - один из немногих объектов, которые позволяют физикам проверить общую теорию относительности из-за сильных гравитационных полей в их окрестностях. . Хотя двойную спутницу пульсара обычно трудно или невозможно наблюдать напрямую, о ее присутствии можно судить по времени импульсов от самого пульсара, которое может быть измерено с необычайной точностью с помощью радиотелескопов .

История [ править ]

Двойной пульсар PSR B1913 + 16 (или «Халс-Тейлора двойной пульсар») был впервые обнаружен в 1974 году в Аресибо от Джозефа Хутон Тейлор, младший и Рассел Халс , для которого они выиграли 1993 Нобелевскую премию по физике . Наблюдая за недавно обнаруженным пульсаром PSR B1913 + 16, Халс заметил, что частота его пульсаций регулярно меняется. Был сделан вывод, что пульсар очень близко вращается вокруг другой звезды с высокой скоростью, и что период импульсов менялся из-за эффекта Доплера.: По мере того, как пульсар движется к Земле, импульсы будут более частыми; и, наоборот, по мере удаления от Земли за определенный период времени будет обнаруживаться все меньше. Можно представить себе импульсы как тиканье часов; Изменения тиканья указывают на изменение скорости пульсаров по направлению к Земле и от нее. Халс и Тейлор также определили, что звезды были примерно одинаково массивными, наблюдая за этими импульсными колебаниями, что заставило их поверить, что другой объект также был нейтронной звездой. Импульсы от этой системы теперь отслеживаются с точностью до 15 мкс . [1] (Примечание: Cen X-3 был фактически первым «двойным пульсаром», обнаруженным в 1971 году, за ним последовал Her X-1 в 1972 году)

Изучение двойного пульсара PSR B1913 + 16 также привело к первому точному определению масс нейтронной звезды с использованием релятивистских временных эффектов. [2] Когда два тела находятся в непосредственной близости, гравитационное поле сильнее, течение времени замедляется - и время между импульсами (или тактами) увеличивается. Затем, когда часы пульсара движутся медленнее через самую слабую часть поля, они восстанавливают время. Аналогичным образом на орбите действует особый релятивистский эффект - замедление времени. Эта релятивистская временная задержка - это разница между тем, что можно было бы увидеть, если бы пульсар двигался с постоянным расстоянием и скоростью вокруг своего компаньона по круговой орбите, и тем, что действительно наблюдается.

До 2015 года , и работа Advanced LIGO , [3] двойных пульсаров были единственными инструментами ученые должны были обнаружить доказательства гравитационных волн ; Теория Эйнштейна общей теории относительности предсказывает , что две нейтронных звезды будут излучать гравитационные волны , как они вращаются вокруг общего центра масс, который бы унести орбитальную энергию и вызывает две звезд сближаться и сократить их орбитальный период. Модель с 10 параметрами, включающая информацию о времени пульсара, кеплеровских орбитах и ​​трех посткеплеровских поправках (скорость продвижения периастра , фактор гравитационного красного смещения изамедления времени и скорости изменения орбитального периода из-за излучения гравитационного излучения ) достаточно, чтобы полностью смоделировать синхронизацию двойных пульсаров. [4] [5]

Измерения орбитального распада системы PSR B1913 + 16 почти идеально соответствовали уравнениям Эйнштейна. Теория относительности предсказывает, что со временем орбитальная энергия двойной системы будет преобразована в гравитационное излучение . Данные об орбитальном периоде PSR B1913 + 16, собранные Тейлором и Джоэлом М. Вейсбергом и их коллегами, подтвердили это релятивистское предсказание; они сообщили в 1982 году [2], а затем [1] [6]что существует разница в наблюдаемом минимальном расстоянии между двумя пульсарами по сравнению с ожидаемым, если бы орбитальное расстояние оставалось постоянным. В течение десятилетия после открытия орбитальный период системы уменьшался примерно на 76 миллионных долей секунды в год - это означает, что пульсар приближался к своему максимальному разносу более чем на секунду раньше, чем он имел бы, если бы орбита оставалась прежней. Последующие наблюдения продолжают показывать это снижение.

Эффекты [ править ]

Иногда относительно нормальная звезда-компаньон двойного пульсара раздувается до такой степени, что сбрасывает свои внешние слои на пульсар. Это взаимодействие может нагревать газ, которым обмениваются тела, и производить рентгеновский свет, который может казаться пульсирующим, в процессе, называемом стадией двойного рентгеновского излучения . Поток вещества от одного звездного тела к другому часто приводит к созданию аккреционного диска вокруг принимающей звезды.

Пульсары также создают «ветер» из релятивистски истекающих частиц, который в случае двойных пульсаров может сдуть магнитосферу своих спутников и оказать драматическое влияние на излучение импульса.

См. Также [ править ]

  • Астрономия
  • PSR B1913 + 16
  • PSR J0737-3039
  • Массив квадратных километров

Ссылки [ править ]

  1. ^ а б Вайсберг, JM; Хорошо, диджей. Тейлор, JH (2010). "Временные измерения релятивистского двойного пульсара PSR B1913 + 16". Астрофизический журнал . 722 (2): 1030–1034. arXiv : 1011.0718 . Bibcode : 2010ApJ ... 722.1030W . DOI : 10.1088 / 0004-637X / 722/2/1030 . S2CID  118573183 .
  2. ^ а б Тейлор, JH; Вайсберг, JM (1982). «Новый тест общей теории относительности - Гравитационное излучение и двойной пульсар PSR 1913 + 16». Астрофизический журнал . 253 : 908–920. Bibcode : 1982ApJ ... 253..908T . DOI : 10.1086 / 159690 .
  3. ^ Эбботт, Бенджамин П .; и другие. (Научное сотрудничество LIGO и сотрудничество Девы) (2016). "Наблюдение гравитационных волн от двойного слияния черных дыр" . Phys. Rev. Lett. 116 (6): 061102. arXiv : 1602.03837 . Bibcode : 2016PhRvL.116f1102A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.116.061102 . PMID 26918975 . S2CID 124959784 .   
  4. ^ Вайсберг, JM; Тейлор, JH; Фаулер, Лос-Анджелес (октябрь 1981 г.). «Гравитационные волны от вращающегося пульсара». Scientific American . 245 (4): 74–82. Bibcode : 1981SciAm.245d..74W . DOI : 10.1038 / Scientificamerican1081-74 .
  5. ^ "Проф. Марта Хейнс Astro 201 Binary Pulsar PSR 1913 + 16 Веб-сайт" .
  6. ^ Тейлор, JH; Вайсберг, JM (1989). «Дальнейшие экспериментальные испытания релятивистской гравитации с использованием двойного пульсара PSR 1913 + 16». Астрофизический журнал . 345 : 434–450. Bibcode : 1989ApJ ... 345..434T . DOI : 10.1086 / 167917 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Проф. Марта Хейнс Astro 201 Binary Pulsar PSR 1913 + 16 Веб-сайт
  • Нобелевская премия за открытие двойного пульсара
  • Масса нейтронных звезд
  • Д. Лоример (2008). «Двоичные и миллисекундные пульсары» . Живые обзоры в теории относительности . 11 (1): 8. arXiv : 0811.0762 . Bibcode : 2008LRR .... 11 .... 8L . DOI : 10.12942 / LRR-2008-8 . PMC  5256074 . PMID  28179824 .
  • К. Уилл (2001). «Противостояние ОТО и эксперимента» . Живые обзоры в теории относительности . 4 (1): 4. arXiv : gr-qc / 0103036 . Bibcode : 2001LRR ..... 4 .... 4W . DOI : 10.12942 / lrr-2001-4 . PMC  5253802 . PMID  28163632 .
  • IH Stairs. Двоичные пульсары и тесты общей теории относительности . Труды Международного астрономического союза . 5 . С. 218–227. DOI : 10.1017 / S1743921309990433 .