Zpomalení pulzarů

V astronomii , fenomén pulsaru zpomalení se týká pozorování velmi pomalém zvýšení doby otáčení z pulsarů . Tento jev je pozorován téměř u všech izolovaných pulzarů, přičemž případy, kdy není pozorován, jsou pravděpodobně důsledkem pozorovacích účinků.

Původ zpomalení

Pulzar má silné magnetické pole, které je obecně modelováno jako magnetický dipól . Skutečnost, že se pulsar projevuje pravidelným vyzařováním signálů nazývaných pulsy, naznačuje, že magnetická osa pulsaru není vyrovnána s jeho osou otáčení . Pulsar proto funguje jako rotující dipól, jehož magnetické pole v bodě je proto v čase proměnlivé. Zákony elektromagnetismu naznačují, že rotující dipól je zdrojem emise elektromagnetického záření . Během své rotace tedy pulzar vydává energii . Tím, zachování energie , vyzářeného energie vede ke ztrátě energie z pulsaru, v tomto případě ke snížení jeho kinetické energie otáčení. Jak je moment hybnosti pulzaru zachován, vede ztráta energie ke snížení jeho úhlové rychlosti , a tedy ke zvýšení jeho periody otáčení.

Pulsary neukazují zpomalení

Některé izolované pulzary vyzařují sled pulzů, jejichž frekvence má v průběhu času tendenci se zvyšovat. Počet těchto pulzarů je relativně malý. Mezi ně patří PSR J0437-4715 , PSR B2127 + 11A a PSR B2127 + 11D . Obzvláště zajímavý je případ těchto posledních dvou pulzarů. Nachází se v kulové hvězdokupě M15 , jejich měření disperze je vyšší než u ostatních pulzarů této hvězdokupy. Míra disperze se zvyšuje s počtem elektronů umístěných v zorném poli, tyto dva pulzary jsou ty, které jsou umístěny nejdále od nás, to znamená, že jsou v zadní části kupy. Tato poloha je nepochybně na počátku zrychlené trajektorie směrem ke středu kupy, což má za následek postupné snižování časového intervalu oddělujícího dva pulsy. Z pozorovacího hlediska to má za následek zjevné snížení periody rotace, ale ve skutečnosti jde o čistě kinematický efekt, obecně známý jako Shklovskiho efekt .

Další zdroje zpomalení

Měřená doba rotace pulzaru se může také snížit z kinematických důvodů. Když je pulzar izolován a pohybuje se přímočarým a rovnoměrným pohybem, má vzdálenost mezi ním a pozorovatelem pozitivní druhou derivaci . V takové situaci výše zmíněný Schklovského efekt způsobuje prodloužení doby rotace pulzaru, tedy zjevné zpomalení. Může být obtížné oddělit tento kinematický účinek od vnitřního zpomalení, ale je to proveditelné, pokud člověk zná jak vzdálenost pulsaru, tak jeho vlastní pohyb . V každém případě je toto zjevné zpomalení malé a často zanedbatelné ve srovnání s vnitřním zpomalením ( další podrobnosti viz článek Shklovski efekt ). Například pro pulzar PSR B1133 + 16 lze ukázat, že tento byl téměř 20krát větší než zdánlivé zpomalení.

Případ neizolovaných pulzarů

Pulsar na oběžné dráze kolem hvězdy pravděpodobně odtrhne část její hmoty (mluvíme o akrečním jevu ). Materiál takto odtržený od hvězdy obecně tvoří akreční disk kolem pulsaru, který se otáčí ve stejném směru jako samotný pulsar. Materiál tvořící tento disk se zde zahřívá ( viskozitou ) a ztrácí energii ve formě elektromagnetického záření , které se vyrábí hlavně ve formě rentgenových paprsků . Tato ztráta energie způsobuje pomalé opotřebení oběžné dráhy tohoto materiálu, který se pomalu točí směrem k pulsaru. Nakonec se hmota srazí s pulsarem a dá jí její moment hybnosti , což zrychlí dobu jejího otáčení. V tomto druhu procesu je vnitřní zpomalení pulzarů zanedbatelné a pulsar vidí, že se jeho rychlost otáčení zvyšuje. PSR J1808-3658 je prvním pulzarem, kde byl tento jev výslovně prokázán. Tato fáze známá jako recyklace pulzaru umožňuje snížit dobu jeho rotace na velmi nízkou hodnotu, řádově několika milisekund . Z recyklovaného pulsaru se pak stane milisekundový pulsar .

Podívejte se také