Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Сверхскоростные пульсары улетают из остатков сверхновых на нейтринных ракетах
Некоторые пульсары покидают остатки сверхновых со скоростями более тысячи километров в секунду. Согласно новому исследованию, такую скорость им может придавать весьма необычное явление - мощное направленное нейтринное циклотронное излучение.
Массивные звезды заканчивают свой жизненный цикл во вспышках сверхновых. Когда процесс термоядерного синтеза в их недрах доходит до железа, дальнейшее слияние ядер перестает выделять тепловую энергию и поддерживать давление внутри звезды, которое удерживает ее от гравитационного коллапса.
Железное ядро размером с Землю и массой больше, чем солнечная, за доли секунды «схлопывается» в сотни раз, превращаясь в нейтронную звезду. Колоссальная энергия, выделяющаяся при коллапсе, приводит к взрыву, который рассеивает оболочку звезды — это мы и наблюдаем как вспышку сверхновой.
Сферическую симметрию коллапса нарушают колебания звездного ядра, турбулентные потоки и магнитные поля, присутствующие в ядре звезды перед вспышкой. Из-за асимметрии сил, действующих на коллапсирующее ядро, пульсар может получить «пинок» (pulsar kick) со скоростью 200 — 500 километров в секунду и вылететь из центра туманности, оставшейся после сверхновой.
Ученые предложили несколько возможных механизмов этого выброса, но все они не объясняют наличия «сверхскоростных» пульсаров с еще большими скоростями отдачи — до полутора тысяч километров в секунду. Эта скорость, составляющая примерно 1/200 от скорости света, в несколько раз превосходит галактическую вторую космическую скорость (550 км/с для Млечного Пути). Таким образом, вспышка сверхновой способна выбросить пульсар прочь из галактики.
Астрономы во главе с Ли Чжэном (Li Zheng) из Синьдзянской астрономической обсерватории (Xinjiang Astronomical Observatory) изучили различные процессы в недрах нейтронных звезд и нашли среди них новый возможный механизм образования сверхскоростных пульсаров.
Этот механизм довольно сложен, но мы попробуем объяснить его через более знакомые читателям явления. Он основан на испускании нейтронами направленного циклотронного нейтринного излучения. Знакомые с физикой удивятся: разве циклотронное излучение испускают не только заряженные частицы, двигающиеся в магнитном поле? Здесь мы напомним, что такое классическое циклотронное излучение.
Заряженная частица, движущаяся поперек линий магнитного поля, отклоняется силой Лоренца. Эта сила всегда перпендикулярна направлению движения частицы и заставляет ее непрерывно сворачивать в сторону, двигаясь по спирали, «навитой» на линии магнитного поля. Как и всякий заряд, двигающийся с ускорением, частица при этом испускает электромагнитные волны с частотой, равной периоду обращения вокруг линии поля.
Нейтринное циклотронное излучение — очень далекий родственник классического. Согласно теории электрослабого взаимодействия, объединяющей электромагнетизм и слабое взаимодействие, нейтроны, движущиеся по кругу, могут испускать пары нейтрино и антинейтрино – легчайших и почти неуловимых элементарных частиц. Слабое взаимодействие ответственно за многие процессы радиоактивного распада и превращения элементарных частиц, и нейтрино часто участвуют в них.
Так же, как и фотоны циклотронного излучения, испускаемые нейтрино уносят угловой момент этого движения. В отличие от фотонов, нейтрино обладают «встроенным» угловым моментом — спином — именно в него и переходит угловой момент нейтронов. И вылетают они не по касательной, как фотоны, а вдоль оси вращения. Нейтроны при этом, помимо снижения скорости вращения, получают еще и импульс отдачи, заставляющий их двигаться вдоль оси вращения. Круговое движение переходит в спираль, похожую на пружину.
Если просто взять нейтрон и заставить его «бежать по кругу», интенсивность этого процесса будет исчезающе малой. Но под невообразимо огромным давлением пульсарных недр нейтроны конденсируются в сверхтекучую жидкость (несмотря на температуру в сотни миллионов градусов). Как целое, эта жидкость вращается вместе с самим пульсаром, делая несколько оборотов в секунду, но вращение сверхтекучей жидкости – более сложный процесс. Оно является наложением друг на друга множества микроскопических квантовых вихрей, подобных тем, которые наблюдаются в сверхтекучем жидком гелии.
Каждый вихрь представляет собой тончайшую нить «обычной» нейтронной жидкости, вокруг которой вращается сверхтекучая жидкость. Нейтроны в непосредственной близости от нитей делают во много раз больше оборотов в секунду, чем пульсар как целое. А мощность циклотронного нейтринного излучения пропорциональна угловой скорости вращения в восьмой степени.
Таким образом, пребывание нейтронов в состояние сверхтекучести усиливает нейтринное излучение настолько, что отдача от него придает всему пульсару заметный импульс. Новорожденный пульсар постепенно замедляет свое вращение и за счет этого ускоряется пучком нейтрино, как ракетным выхлопом. Приобретенная пульсаром скорость добавляется к скорости его выброса в момент образования (за счет асимметрии коллапса), и итоговая величина может заметно превышать тысячу километров в секунду. Направление движения при этом должно более или менее совпадать с осью вращения пульсара — что и подтвердили астрономы для пульсаров остатка в созвездии Парусов и в Крабовидной туманности.
Ученые отмечают, что механизм «нейтринной ракеты» универсален и всегда приводит к замедлению вращения пульсаров, даже если другие механизмы не активны. Он задает минимальный возможный темп такого замедления, причем медленно вращающиеся пульсары замедляются им сильнее. Это подтверждают наблюдательные данные: медленно вращающихся и медленно замедляющихся пульсаров не обнаружено.
Куда же девается угловой момент, если при обычном взгляде кажется, что пульсар замедляет свое вращение и ускоряет линейное движение, не «цепляясь» ни за что?
Он никуда не исчезает, а переходит в угловой момент нейтринного «выхлопа». Нейтрино летят по прямой, но каждое из них несет спин — крошечный угловой момент, квантово-механическим образом присущий самой частице — и у всех нейтрино «выхлопа» они направлены в одну и ту же сторону. Если было бы возможно поглотить этот «выхлоп» каким-либо объектом, то объект-поглотитель раскрутился бы в сторону, противоположную пульсару, в точности на величину, соответствующую потере углового момента самим пульсаром. Но нейтрино проходят сквозь материю почти беспрепятственно, а значит, угловой момент «выхлопа» так и остается путешествовать сквозь Вселенную вместе с ним.
Соотношение белков, жиров и углеводов в питании мышей-самцов по-разному отразилось на детенышах мужского и женского пола. В числе эффектов оказались метаболические заболевания и расстройства настроения. Не исключено, подобное может относиться и к людям, хотя этот вопрос требует дополнительного изучения.
В норме чем больше становится видов в группе, тем острее они конкурируют между собой, что сначала замедляет возникновение новых видов, а затем ведет к вымиранию. Новая научная работа показала, что у рода Homo ситуация почему-то была обратной: чем больше видов он образовывал, тем быстрее возникали новые дополнительные. Среди позвоночных подобных примеров нет, только среди жуков на изолированных островах. Ученые выдвинули ряд гипотез, позволяющих объяснить столь удивительный результат.
По оценкам ученых, «свободных» планет в Млечном Пути может быть в 20 раз больше, чем звезд. Так как планеты сами не светятся, разглядеть их сложно: их ищут гравилинзированием, лучше всего обнаруживающим самые массивные планеты типа Юпитера. Но вот удалось найти еще одну такую «сироту», причем не массивную с Юпитер, а земного размера. И ученые уверены, что это лишь первая находка из многих.
Американские исследователи пришли к выводу: тихоходки способны повышать уровень продуктов генов репарации ДНК до такой степени, что это позволяет сделать их одними из самых распространенных в своем геноме. Среди прочего это помогает им выдерживать экстремальную радиацию.
Северный Кавказ играл ключевую роль в древней колонизации Евразии и формировании ее культурного и генетического наследия, однако до сих пор не до конца изучена генетическая история носителей местных культур. Ученые впервые провели глубокое секвенирование древней ДНК представителей кобанской культуры, сформировавшейся в позднем бронзовом веке на Северном Кавказе, и сравнили ее с генетическими данными современных народов Кавказа. Результаты работы подтвердили роль носителей кобанской культуры как древнего генетического моста между бронзовым и железным веками на Северном Кавказе.
Во время проживания в отелях туристы, как правило, расходуют ощутимо больше воды, чем у себя дома: из-за долгого плескания в душе разница может доходить до 250 литров в день. В новом исследовании ученые с помощью эксперимента показали, как побудить отдыхающих пользоваться водными ресурсами экономнее.
Режим работы, количество трудовых часов в неделю и экономическую стабильность профессии прочно ассоциируют с благополучием человека. Количественно и качественно определить эти взаимосвязи получается редко — нужны большие выборки респондентов и длительное время наблюдений. Автор новой научной работы использовал долговременное исследование более чем семи тысяч американцев, чтобы выявить основные эффекты паттернов трудовой деятельности на психическое и физическое здоровье работающих людей.
Американская компания JetZero, которая обещает произвести фурор в гражданской авиации, получила сертификат летной годности на испытания уменьшенной копии разрабатываемого ею сверхэффективного реактивного авиалайнера со «смешанным крылом». Предстоящая программа летных испытаний будет направлена на оценку летно-технических характеристик самолета, его устойчивости и управляемости.
По спектральным данным от «Джеймса Уэбба» и результатам компьютерного моделирования атмосферы астрономы показали, что экзопланета LHS 1140 b — мир-океан. Причем по характеристикам это лучший на сегодня потенциально обитаемый мир, подходящий для пристального изучения.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
ПонятноИз-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
ПонятноНаши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
ПонятноМы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
ПонятноМы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Комментарии