Астрофизики объяснили, почему происходят сбои в частоте вращения пульсаров
Иногда у пульсаров наблюдают странную особенность: частота их вращения внезапно увеличивается, а затем постепенно снижается и восстанавливается практически до исходных значений. Долгое время исследователи точно не знали, почему возникает этот феномен. Астрофизики из Индии и Франции, вероятно, приблизились к разгадке тайны. Их открытие позволит больше узнать о внутреннем строении таких объектов и физических процессах в их недрах.
Пульсары — космические источники импульсного магнитного излучения. Принято считать, что они представляют собой быстровращающиеся нейтронные звезды с мощным магнитным полем. Эти объекты генерируют потоки оптического, рентгеновского, радио и гамма-излучений, которые для земных наблюдателей выглядят как кратковременные вспышки излучения. Происходит это из-за вращения полюсов нейтронных звезд. Наблюдателю кажется, что излучение от звезды мигает — то исчезает, то появляется снова, причем такая «пульсация» возникает с устойчивой периодичностью.
Когда ученые стали открывать эти космические источники, они заметили одну странность. Частота вращения пульсаров иногда резко менялась, из-за чего периодичность «пульсаций» нарушалась: сперва эта частота увеличивалась, а затем восстанавливалась до исходных значений. Периоды постепенного восстановления могли длиться от нескольких часов до нескольких лет. Сбои во вращении пульсаров стали называть глитчем.
Пока астрофизики наблюдали глитчи всего у нескольких пульсаров, среди них — PSR B0531+21 в Крабовидной туманности, на расстоянии 6,5 тысячи световых лет от Земли, и пульсар Вела, который расположен в 800 световых лет. Точная причина того, почему возникают глитчи, долгое время оставалась неизвестной.
Предполагается, что у пульсаров есть внутренние слои, твердая кора и сверхтекучее внешнее ядро, которое вращается гораздо быстрее коры. Внутренние слои этих нейтронных звезд состоят из сверхпроводящих протонов и сверхтекучих нейтронов. Все эти слои заключены во внешнюю твердую оболочку из электронов и ионов (кора).
В течение последнего десятилетия физики предполагали, что сбои во вращении возникают, когда микроскопические вихри в сверхтекучей нейтронной жидкости перемещаются в другой внешний слой пульсара, в результате чего происходят резкая отдача углового момента от ядра к коре и, как следствие, ускорение вращения.
Однако эта гипотеза не получила подтверждения. Смоделировать подобный процесс очень сложно. Именно поэтому ученые часто делали приблизительные расчеты или опускали некоторые переменные.
Группа индийских и французских астрофизиков под руководством Марка Браше (Marc Brachet) из Высшей педагогической школы в Париже учла все неточности, допущенные предыдущими исследователями, и построила практически полную компьютерную модель, объясняющую причину сбоя в частоте вращения пульсаров. Об этом ученые рассказали в статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv.
Исследователи пришли к выводу, что глитчи появляются из-за взаимодействия между микроскопическими вихрями в нейтронной сверхтекучей жидкости и магнитными «трубками» — параллельными линиям сильного магнитного поля (flux tubes), которые расположены в слое сверхпроводящих протонов. Такие «трубки» представляют собой похожую на трубку (в форме цилиндра) область пространства, содержащую магнитное поле, которое замедляет вихри, порождающие глитчи.
Вращающийся слой сверхпроводящих протонов генерирует однородное магнитное поле, которое изменяет распределение поля внутри «трубок». В результате возникает притяжение между микроскопическими вихрями в нейтронной сверхтекучей жидкости и магнитными «трубками». При сильном внешнем магнитном поле «трубки» крепятся на коре, в то время как микроскопические вихри покидают нейтронную сверхтекучею жидкость, что приводит к изменению углового момента коры — резкому ее раскручиванию, то есть к увеличению частоты вращения пульсара.
В компьютерной модели Браше и его коллеги задействовали всего несколько десятков вихрей, что относительно мало для подтверждения гипотезы: в реальности число вихрей, находящихся в движении внутри пульсара, обычно составляет около 10 триллионов. Однако результаты нового исследования совпали с результатами наблюдений за пульсарами, которые проводили другие группы ученых. Это говорит о том, что команда астрофизиков из Индии и Франции выявила именно те необходимые для «приготовления» глитча «ингредиенты».
Открытие позволит лучше разобраться во внутреннем строении пульсаров и больше узнать о физических процессах в их недрах.
Теперь Браше с командой собирается улучшить свои симуляции и изучить с помощью них другие загадочные явления пульсаров, например резкое изменение магнитных свойств таких объектов.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина разработали синтетическое масло для газопоршневых двигателей, позволяющее снизить расход топливного метана на семь процентов. Продукт разработан в целях импортозамещения в сфере энергетики. Разработка открывает новые возможности распределенной энергетики на Крайнем Севере, Дальнем Востоке и других территориях без центральных сетей.
Процессы, сопровождающие жизнь черных дыр, интересуют не только теоретиков. Ученые уже знают, что энергия и частицы могут покидать черные дыры и теперь работают над способами эту энергию использовать.
До сих пор астрономы открывали атмосферы преимущественно у крупных экзопланет — горячих юпитеров, субнептунов и мини-нептунов. У потенциально пригодных для жизни миров, находящихся в зоне обитаемости, наличие газовой оболочки подтвердить не получалось. Теперь это удалось сделать команде американских ученых. Они получили первые убедительные свидетельства существования атмосферы у суперземли LHS 1140 b, расположенной приблизительно в 48 световых годах от Солнца. Открытие показало, что относительно небольшие экзопланеты возле красных карликов способны долгое время сохранять газовые оболочки, несмотря на активность своих звезд.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии