Pulsar
Z Wikipedii
Pulsar jest rodzajem gwiazdy neutronowej wyróżniającym się tym, że wysyła w regularnych, niewielkich odstępach czasu impulsy promieniowania elektromagnetycznego (najczęściej promieniowanie radiowe).
Gwałtowne zapadnięcie się jądra gwiazdowego (podczas powstawania pulsara) o rozmiarach porównywalnych do rozmiarów Słońca musi prowadzić do znacznego wzrostu natężenia pola magnetycznego, ze względu na konieczność zachowania strumienia magnetycznego podczas gwałtownego kurczenia się powierzchni zapadającego się obiektu. Dodatkowo znacznie przyspiesza się obrót obiektu, zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu. Zakładając, że w chwili wybuchu gwiazda supernowa ma przeciętne pole magnetyczne i przeciętną prędkość obrotu, możemy oczekiwać, że wyłaniająca się z eksplozji gwiazda neutronowa będzie miała pole magnetyczne rzędu 108 T (1012 Gs) i okres obrotu rzędu jednej setnej sekundy.
Szybki obrót silnego, prawdopodobnie dipolowego pola magnetycznego powoduje powstanie wokół gwiazdy neutronowej magnetosfery o bardzo złożonej strukturze. Ze względu na szybki obrót gwiazdy, stosunkowo niedaleko od jej powierzchni istnieje miejsce, w którym liniowa prędkość linii pola magnetycznego obracającego się razem z gwiazdą powinna osiągnąć prędkość światła. Przy okresie obrotu rzędu 0,01 sekundy prędkość światła jest osiągana teoretycznie już w odległości około 500 kilometrów. Odległość ta wyznacza w przestrzeni powierzchnię walca równoległego do osi obrotu, zwanego "cylindrem światła". Linie pola nie mogą zmieniać swego położenia z prędkością większą od prędkości światła, co oznacza, że nie mogą rozciągać się na odległość od osi obrotu większą niż promień cylindra, tuż przed jego ścianą ulegając załamaniu, tworząc pole toroidalne.
Ponieważ prędkości cząstek są relatywistyczne, promieniowanie jest wysyłane wewnątrz cienkiego stożka wzdłuż kierunku linii i może przypadać w całym zakresie widmowym - od promieniowania gamma do promieniowania radiowego. Model taki jest nazywany modelem "latarni morskiej" i jest powszechnie przyjętym mechanizmem emisji promieniowania elektromagnetycznego pulsarów.
Obrazowo mówiąc, w modelu tym mamy na powierzchni gwiazdy jedną lub dwie bardzo gorące plamy wysyłające promieniowanie elektromagnetyczne. Gdy taka plama zwraca się w kierunku obserwatora obserwuje on błysk promieniowania - podobnie do momentu gdy reflektor latarni morskiej świeci w naszym kierunku.
[edytuj] Typy pulsarów
Pulsary są bardzo wydajnymi energetycznie źródłami promieniowania. Jedną z najważniejszych cech tego promieniowania jest jego periodyczność (powtarzalność). Inne parametry charakteryzuje wielka zmienność. Amplituda oraz kształt impulsów zmieniają się z impulsu na impuls, jak też w ciągu dłuższych okresów. Jeśli jednak uśrednimy taki impuls (i będzie on stabilny), to okaże się on charakterystyczny dla danego pulsara. Zauważono również, że ten uśredniony impuls ulega czasem radykalnej zmianie, co kilka tysięcy impulsów. Właśnie ze względu na średni kształt impulsu pulsary można podzielić na trzy klasy.
- Pulsary typu S mają prosty kształt impulsu o jednym wyraźnie wyróżnionym maksimum. Są to najczęściej pulsary o okresie mniejszym niż 1 s.
- Pulsary typu C mają złożony kształt impulsu o dwóch lub więcej maksimach o porównywalnym natężeniu.
- Pulsary typu D mają przesuwające się podimpulsy, o mniejszym natężeniu. Zachowują one kształt i relacje czasowe podczas przesuwania się względem średniego impulsu tak, że z każdym kolejnym impulsem pojawiają się one wcześniej.
Analizując zależność impulsów od częstości stwierdzono, że impulsy ulegają dyspersji i wraz ze wzrostem częstości docierają do odbiorcy coraz później. Oprócz tego, następuje rozmywanie impulsów i powyżej częstości 36 MHz nie można ich już rozróżnić od siebie. Następuje również zmiana natężenia impulsów wraz ze zmianą częstości.
Dla kilku pulsarów udało się wyznaczyć widmo energii. Zmienia się ono znacznie od pulsara do pulsara, posiadając jedną wspólną cechę. Przy wysokich częstościach, większych od 100 MHz następuje gwałtowny spadek energii. Wiele informacji o mechanizmie promieniowania można otrzymać badając polaryzację sygnałów. Pomiary przeprowadzone dla promieniowania pulsarów wykazały, że promieniowanie pulsarów typu D jest słabo spolaryzowane, podczas gdy impulsy pulsarów typu S mogą być zarówno słabo jak i silnie spolaryzowane. Polaryzacja impulsów pulsarów typu S i C nie ulega zmianie w czasie trwania impulsu. Dla pulsarów typu D płaszczyzna polaryzacji ulega ciągłym zmianom w trakcie poszczególnych impulsów. Poszczególne impulsy pulsarów wszystkich typów są również częściowo spolaryzowane kołowo. Przypuszczano początkowo, że polaryzacja zmienia się przypadkowo od impulsu do impulsu. Średnia wartość polaryzacji kołowej dla większości pulsarów nie znika jednak i czasem sięga nawet 30%. Zarówno polaryzacja liniowa jak i kołowa nie zależą od częstości. Własności polaryzacyjne impulsów nie pozwalają jednoznacznie określić mechanizmu promieniowania.
[edytuj] Planety wokół pulsarów
Regularność błysków pulsarów ma swoje źródło w regularności okresu obrotowego gwiazdy neutronowej. Dzięki swojej olbrzymiej masie (rzędu masy Słońca) okres obrotowy gwiazd neutronowych dorównuje stabilnością zegarom atomowym. Tak wielka stabilność okresu obrotowego miała kluczowe znaczenie dla odkrycia planet pozaukładowych, w tym pierwszych odkrytych przez Aleksandra Wolszczana wokół pulsara PSR 1257+12 w gwiazdozbiorze Panny.
Ciekawostka: pulsar jest tak gęsty, że jeden naparstek jego materii na Ziemi ważyłby 100000000 t (według Discovery Science).
