|
Звезды-хамелеоны сбивают с толку астрономов
|
|
|
|
Пульсары – это крошечные вращающиеся звезды, которые озадачивают ученых с момента их открытия в 1967 году
|
|
|
|
По размеру они меньше среднего земного города, зато весят больше Солнца.
|
|
|
|
Новые наблюдения международной команды ученых, включая астрофизика из Университета Вермонта Джоанну Ранкин, делают эти причудливые звезды еще более непонятными.
|
|
|
|
Ученые обнаружили пульсар, который может резко менять свое излучение. Всего за несколько секунд звезда может приглушить свои радиоволны, но в то же время ее рентгеновское излучение становится намного ярче.
|
|
|
Исследование «бросает вызов всем предложенным теориям излучений пульсаров», утверждает группа ученых в последнем выпуске журнала Science и вновь открывает дебаты о том, как же устроены эти звезды.
|
|
|
|
Непредсказуемое излучение
|
|
|
|
Подобно мощнейшим маякам Вселенной, пульсары излучают радиоволны и другие виды излучения за триллионы километров. Поскольку эти сильно намагниченные нейтронные звезды быстро вращаются, их лучи изгибаются, появляясь в земных телескопах в виде вспышек или пульсаций.
|
|
|
|
Используя спутниковый рентгеновский телескоп, скоординированный с двумя радиотелескопами на Земле, команда ученых наблюдала за пульсаром, который, как было ранее известно, «переключался» каждые несколько часов от сильного (или яркого) к слабому (или тихому) излучению радиоволн.
|
|
|
|
Наблюдая одновременно за рентгеновскими лучами и радиоволнами, команда обнаружила, что в диапазоне рентгеновских лучей данный пульсар демонстрирует такое же поведение, но обратное радиоволнам.
|
|
|
|
Впервые у пульсара было замечено подобное переключение между испусканием волн рентгеновского спектра.
|
|
|
|
Ни одна из существующих моделей пульсаров не способна объяснить такое переключающееся поведение. Все теории, существовавшие до настоящего времени, предполагают, что рентгеновское излучение должно следовать за радиоизлучением. Однако новые наблюдения показывают противоположное
|
|
|
|
Поиск причины переключений
|
|
|
|
«Существует общее соглашение о происхождении радиоизлучения пульсаров: оно вызвано высокоэнергетическими электронами, позитронами и ионами, которые движутся вдоль силовых линий магнитного поля пульсара», – объясняет Вим Хермсен из Нидерландского института космических исследований в Утрехте. «Однако как именно эти частицы отрываются от поверхности нейтронной звезды и достигают такой высокой энергии, все еще неясно», – добавляет он.
|
|
|
|
Путем изучения излучений пульсара в различных диапазонах исследование ученых должно было выяснить, какой из возможных физических процессов протекает около магнитных полюсов пульсаров.
|
|
|
|
Однако вместо того, чтобы сузить возможные механизмы, предложенные вышеупомянутой теорией, новые результаты наблюдений бросают вызов всем существующим теориям излучений пульсаров.
|
|
|
|
До настоящего времени было обнаружено более 2000 пульсаров, и многие из них демонстрируют неустойчивое излучение, которое может ослабнуть или исчезнуть в течение нескольких секунд, но спустя несколько минут или часов неожиданно вернуться.
|
|
|
|
B0943+10 – одна из этих неустойчивых звезд. Эта звезда, обнаруженная Светланой Сулеймановой в 1980-х годах в Радиоастрономической обсерватории Пушкино, «словно имеет два разных лица», говорит Ранкин. «Но мы все еще не знаем, что заставляет этот и другие пульсары переключаться от одной модели к другой», – добавляет он.
|
|
|
|
Недавние исследования показывают, что переключение между «радио-ярким» и «радио-тихим» состояниями связано с динамикой пульсара. По мере вращения пульсаров их период вращения постепенно замедляется; в некоторых случаях было замечено, что этот процесс замедления ускорялся и снова замедлялся, при этом это было связано с переключениями пульсара между ярким и тихим состояниями.
|
|
|
|
Эта взаимосвязь между вращением пульсара и его излучением заставила астрономов задаваться вопросом о связи между поверхностью звезды и очень большой окружающей ее магнитосферой, которая может простираться для 50 000 километров.
|
|
|
|
Эти новые наблюдения «убедительно показывают, что недалеко от магнитного поля пульсара появляется временная «горячая точка», которая включается и выключается с изменением состояния», говорит один из астрономов команды из Университета Сассекса Джефф Райт.
|
|
|
|
Но новые результаты также показывают, что что-то внезапно изменяется во всей магнитосфере полностью, а не только на полюсах или других горячих точках. «Что-то происходит глобально со звездой целиком», – говорит Ранкин.
|
|
|
|
Чтобы излучение радиоволн так радикально менялось за столь короткий промежуток времени, вся среда пульсара должна подвергнуться очень быстрому – и обратимому – преобразованию.
|
|
|
|
«Если это верно, то это означает, что вся магнитосфера является чем-то живым и взаимосвязанным по очень важным направлениям», – говорит Ранкин, которая предполагает, что изменения в базовой модели излучения пульсара происходят менее чем за секунду – быстрее, чем он оборачивается вокруг своей оси.
|
|
|
|
«Так как переключение между ярким и тихим состояниями пульсара связано с явлениями, которые происходят в местном и глобальном масштабах, полное понимание этого процесса могло разъяснить несколько аспектов физики пульсара, – говорит Хермсен. – К сожалению, мы еще не в состоянии объяснить это».
|
|
|
|
Ни одна модель не работает
|
|
|
|
Команда надеялась отыскать ту же модель, которая наблюдалась в радиоволнах, и для рентгеновского излучения, чтобы узнать, что вызывает эти переключения. Они выбрали в качестве своего объекта PSR B0943+10 – пульсар, который известен благодаря своему переключающемуся поведению в радиоволновых частотах, а также рентгеновскому излучению, которое является более ярким, чем можно было бы предположить у этого довольно старого объекта.
|
|
|
|
Астрономы считают, что рентгеновское излучение старых планет исходит из магнитных полюсов. «Мы считаем, что от полярных областей ускоренные частицы или двигаются за пределы планеты в магнитосферу, где они испускают радиоволны, или внутрь, бомбардируя полярные зоны и создавая горячие точки, испускающие рентгеновское излучение», – добавляет Хермсен.
|
|
|
|
Существуют две главных модели, описывающие эти процессы в зависимости от того, позволяют ли электрические и магнитные поля заряженным частицам свободно покидать поверхность нейтронной звезды. В обоих случаях утверждалось, что испускание рентгеновских волн следует за испусканием радиоволн.
|
|
|
|
В ходе последнего исследования астрономы надеялись остановиться на одной из этих моделей.
|
|
|
|
«Рентгеновское излучение пульсара PSR B0943+10 прекрасно отражает переключения, которые наблюдаются в диапазоне радиоволн, но, к нашему удивлению, соотношение между этими двумя видами излучений кажется обратным: когда звезда сильнее всего испускает радиоволны, рентгеновское излучение достигает своего минимума, и наоборот», – говорит Хермсен.
|
|
|
|
Ни одна из существующих моделей не может объяснить такое поведение. Таким образом, ученым понадобятся новые исследования, чтобы раскрыть тайну этих «звезд-хамелеонов».
|
|
|
|
http://www.km.ru/science-tech/2013/02/04/issledovaniya-rossiiskikh-i-zarubezhnykh-uchenykh/703132-zvezdy-khameleony-s
|
