|
Предложено решение загадки рисунка Крабовидной туманности
|
|
|
|
Астрофизик-теоретик из Канзасского университета, возможно, разгадал тайну, которой почти два десятилетия назад было посвящено происхождение необычной формы "зебры", наблюдаемой в высокочастотных радиоимпульс из Крабовидной туманности. Его результаты только что были опубликованы в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
В центре Крабовидной туманности находится нейтронная звезда, которая превратилась в пульсар шириной 12 миль, распространяющий электромагнитное излучение по всему космосу. "Излучение, напоминающее луч маяка, многократно проносится мимо Земли по мере вращения звезды", - сказал ведущий автор исследования Михаил Медведев, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета.
|
|
|
|
"Мы наблюдаем это как импульсное излучение, обычно с одним или двумя импульсами за оборот. Конкретный пульсар, о котором я говорю, известен как Крабовидный пульсар, расположенный в центре Крабовидной туманности на расстоянии 6000 световых лет от нас".
|
|
|
|
Крабовидная туманность - это остаток сверхновой, которая появилась в 1054 году.
|
|
|
|
"Исторические записи, в том числе китайские, описывают необычайно яркую звезду, появившуюся на небе", - сказал исследователь из КУ.
|
|
|
|
|
|
|
Но, по словам Медведева, в отличие от других известных пульсаров, пульсар—краб имеет форму "зебры" - необычное расстояние между полосами электромагнитного спектра, пропорциональное их частотам, и другие необычные особенности, такие как высокая поляризация и стабильность.
|
|
|
|
"Он очень яркий, практически во всех диапазонах волн", - сказал он. "Это единственный известный нам объект, который создает узор в виде зебры, и он проявляется только в одном компоненте излучения пульсара Crab.
|
|
|
|
"Основной импульс - это широкополосный импульс, типичный для большинства пульсаров, с другими широкополосными компонентами, характерными для нейтронных звезд. Однако высокочастотный промежуточный импульс уникален: он колеблется в диапазоне от 5 до 30 Гигагерц - частот, аналогичных частотам в микроволновой печи".
|
|
|
|
С тех пор, как эта закономерность была обнаружена в статье 2007 года, исследователь из KU сказал, что она оказалась "непонятной" для исследователей.
|
|
|
|
"Исследователи предлагали различные механизмы излучения, но ни один из них убедительно не объяснил наблюдаемые закономерности", - сказал он.
|
|
|
|
Используя данные, полученные от пульсара Crab, Медведев разработал метод, использующий волновую оптику для измерения плотности плазмы пульсара — "газа" из заряженных частиц (электронов и позитронов), — используя структуру полос, обнаруженную в электромагнитных импульсах.
|
|
|
|
"Если у вас есть экран и мимо него проходит электромагнитная волна, то она не распространяется прямо сквозь него", - сказал Медведев.
|
|
|
|
"В геометрической оптике тени, отбрасываемые препятствиями, растягиваются до бесконечности — если вы находитесь в тени, света нет; за ее пределами вы видите свет. Но волновая оптика демонстрирует иное поведение — волны огибают препятствия и интерферируют друг с другом, создавая последовательность ярких и тусклых полос из-за конструктивных и деструктивных помех".
|
|
|
|
Это хорошо известное явление с полосчатым рисунком вызвано постоянными конструктивными помехами, но имеет другие характеристики, когда радиоволны распространяются вокруг нейтронной звезды.
|
|
|
|
"Типичная дифракционная картина создавала бы равномерно расположенные полосы, если бы в качестве экрана у нас была просто нейтронная звезда", - сказал исследователь из КУ. "Но здесь магнитное поле нейтронной звезды генерирует заряженные частицы, образующие плотную плазму, которая изменяется в зависимости от расстояния до звезды.
|
|
|
|
"Когда радиоволна распространяется через плазму, она проходит через разреженные области, но отражается плотной плазмой. Это отражение зависит от частоты: низкие частоты отражаются на больших радиусах, создавая большую тень, в то время как высокие частоты создают меньшие тени, что приводит к различному расстоянию между полосами".
|
|
|
|
Таким образом, Медведев определил, что плазменное вещество крабовидного пульсара вызывает дифракцию электромагнитных импульсов, ответственных за необычную форму нейтронной звезды.
|
|
|
|
"Эта модель является первой, которая способна измерить эти параметры", - сказал Медведев. "Анализируя полосы, мы можем определить плотность и распределение плазмы в магнитосфере. Это невероятно, потому что эти наблюдения позволяют нам преобразовать измерения полосы в распределение плотности плазмы, по сути, создавая изображение или выполняя томографию магнитосферы нейтронной звезды".
|
|
|
|
Затем Медведев сказал, что его теория может быть проверена путем сбора дополнительных данных о Крабовидном пульсаре и доработки с учетом его мощных и странных гравитационных и поляризационных эффектов. Новое понимание того, как вещество плазмы изменяет сигнал пульсара, изменит понимание астрофизиками других пульсаров.
|
|
|
|
"Пульсар Crab в некотором роде уникален — по астрономическим меркам он относительно молод, ему всего около тысячи лет, и обладает высокой энергией", - сказал он. "Но он не одинок; мы знаем о сотнях пульсаров, и более дюжины из них также молоды.
|
|
|
|
"Известные двойные пульсары, которые использовались для проверки общей теории относительности Эйнштейна, также могут быть исследованы с помощью предложенного метода. Это исследование действительно может расширить наше понимание и методы наблюдения пульсаров, особенно молодых и энергичных".
|
|
|
|
Источник
|
