• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
5 июня
Игорь Байдов
1
2 953

Астрофизики объяснили, почему происходят сбои в частоте вращения пульсаров

4.9

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.

пульсар
Долгое время исследователи точно не знали, почему происходит сбой в частоте вращения пульсаров. Астрофизики из Франции и Индии, вероятно, приблизились к разгадке этой тайны / © Shutterstock, Jurik Peter

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. 

нейтронная звезда
Приблизительная схема строения нейтронной звезды / © Wikimedia

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.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 15:47
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Вчера, 10:45
Юлия Трепалина

Губки из меламина стали популярными благодаря своим хорошим чистящим свойствам. Работая, подобно мелкой наждачной бумаге, они даже без моющих средств справляются со стойкими загрязнениями на поверхностях вроде следов маркера и въевшихся пятен. Однако в процессе использования меламиновые губки изнашиваются и теряют волокна микропластика. Из-за этого китайские ученые увидели в них ранее неучтенный источник потенциально вредных выбросов.

17 июня
Игорь Байдов

Американские военные планируют разработать психостимулятор, действие которого можно активировать в мозге с помощью ближнего ИК-излучения. Такая технология поможет пилотам ВВС США сохранять бдительность во время длительных боевых вылетов. Привыкания или побочных эффектов препарат вызывать не будет.

18 июня
Юлия Трепалина

Хотя полезным свойствам кофе посвящено много исследований, ученые продолжают делать открытия по этой теме. Недавняя работа китайских медиков показала, что регулярное употребление бодрящего напитка способно в некоторой мере снизить вероятность смерти при малоподвижном образе жизни.

18 июня
Дарья Г.

В 2019 году далекая тусклая галактика SDSS1335+0728 неожиданно быстро нарастила яркость. В центре галактик бывают вспышки яркости, когда какая-нибудь неудачливая звезда подлетает слишком близко к черной дыре. Обычно эти события длятся десятки дней. Тут же галактика остается яркой спустя несколько лет. Видимо, астрономы впервые поймали возникновение активного галактического ядра.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий
Василий Мусатов
2 недели назад
-
0
+
А как выглядит поверхность нейтронной звезды, какого цвета?
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно