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 Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
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.
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