Astronomija

Zakaj nekatere nevtronske zvezde postanejo pulsarji?

Zakaj nekatere nevtronske zvezde postanejo pulsarji?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Sumim, da je to lahko odprt problem v astronomiji, vendar moram vseeno vprašati.

Zdi se, da v nastajanju pulzarjev ni večje razlike od tvorbe "običajnih" nevtronskih zvezd. Pa vendar pulzarji na koncu oddajajo elektromagnetno sevanje, medtem ko drugi - "radijsko tihe" nevtronske zvezde - ne.

Zakaj nekatere nevtronske zvezde nastanejo kot pulzarji, druge pa ne?

To delno temelji na tem, kaj povzroči, da zvezda postane pulsar ?, vendar odgovor tega dela ne zajema.


Razumem, da bi bilo običajno, da bi bila večina nevtronskih zvezd kmalu po nastanku pulzatorjev.

Zahteva je, da morajo imeti močna magnetna polja in hitro vrtenje (hitreje kot nekaj sekund vrtenja). Slednje se zdi skoraj neizogibna posledica ohranjanja kotnega momenta in prvemu si mora zagotovo pomagati (če ni v celoti razloženo) ohranjanje magnetnega pretoka, saj se jedro masivne zvezde zruši (glej razpravo v Reisenegger 2007).

Ampak biti opazili kot pulsar morata biti osi vrtenja in magnetnega polja usmerjene na poseben način, tako da se dopplerjevo in snopno sevanje pometa nad Zemljo. Ta zahteva pomeni, da lahko tam opazimo le del pulzarjev.

Dejansko obstajajo kategorije "radijsko tihi pulsarji" - te zaznajo pulziranja z visokoenergijskim sevanjem, vendar jih ne vidimo kot radijske pulzarje. Ideja je v tem, da je žarčenje manj ekstremno za visokoenergijsko sevanje, kar omogoča njegovo vidnost.

Tudi pojav pulsarja je prehoden. Ko je rotacijska kinetična energija pulsarja izvlečena in se zavrti čez "pulsarjevo smrtno črto", ali če hitro pride do razpada magnetnega polja, se mora pulsar izklopiti. Večina milijard (ali približno) nevtronskih zvezd v naši Galaksiji ni več pulzarjev. Naklon smrtne črte je takšen (npr. Glej Arons 1999), tudi če se pulsar rodi z razmeroma šibkim poljem ($ 10 ^ {6} $ T!), Bi se vseeno moral roditi z dovolj kratkim obdobjem rotacije ($ < 1 $ s), da na začetku ustvari pojav pulsarja.

Razprava / simulacije v tem prispevku vam bodo morda zanimive.


Pulsarji

Pulsarji se ne bi slišali kot dobre ure, kot so, če bi jih lahko slišali. Obstajajo velike variacije pulza do pulza, občasni impulzi pa lahko celo manjkajo. Nekaj ​​sto posameznih izbruhov radijskih sevanj, ki se seštevajo drug na drugega, tvori na splošno stabilen integriran impulzni profil, vendar ta profil služi bolj kot "okno", skozi katerega smo priča različnim zmedenim različicam pulza. Na splošno posamezni impulzi malo spominjajo na integrirani profil, pogosto kot ostri konici, ki se znotraj okna pojavijo bolj ali manj naključno. V nekaterih primerih pa je vedenje dokaj skladno, na enem robu okna se pojavi manjši impulz (subpuls), ki na enakomerni poti nenehno izgine na drugem robu. Te viseče pod impulze najdemo v morda 10% pulzarjev, klasičen primer pa je PSR 0809 + 74. Še en pulsar (PSR 0826—34) je izjemen primer, saj ima izredno širok profil, znotraj katerega lahko naenkrat opazimo štiri ali pet subpulsov. Ti subpulsi so med seboj oddaljeni približno 30 ° (kar opredeljuje 360 ​​° kot eno impulzno obdobje) in se skupaj premikajo naprej in nazaj. Razlaga je, da gledamo skoraj vzdolž osi spina nevtronske zvezde, ki je prav tako magnetizirana skoraj vzdolž osi spina, zato smo skoraj nenehno v snopu pulsarskega sevanja. Oba odnašalca prav tako kažeta ničnost (tako kot nekateri nondrifterji), pojav, pri katerem utrip izgine in postane popolnoma neopazen za 10 do celo 1000 obdobij, preden se nenadoma ponovno pojavi. En pulsar, PSR 0904 + 77, od njegovega prvega odkritja še ni bil viden. Če ne lažno opazovanje, je skrajni primer ničenja.

Pojav ničenja kaže, da lahko delovanje pulsarja preneha in se mora, če se vsi pulsarji upočasnijo. Neizogibna posledica bi moralo biti kopičenje starejših in počasnejših pulzarjev, medtem ko ima opazovalni povprečni pulsar obdobje ∼0,5 sekunde, kljub temu pa ima najpočasnejši pulzar (PSR J1951 + 1122 trenutno) le 5,1 sekunde. Pulsirajoči binarni rentgenski viri pa imajo obdobja 700 sekund ali več. Očitno morajo pulsarji kot taki hitro izginiti, ko se upočasnijo pod približno 1 sekundo. Pulsarji z 1-sekundnim obdobjem upočasnjujejo hitrost of10 −14 sek / sek, kar pomeni, da bodo živeli le ∼10 14 sek = 3 × 10 6 let. Ker večino časa preživimo kot počasen pulsar, se pričakuje, da bo tipična življenjska doba še vedno nekaj milijonov let, ne glede na to, kako hitro se je pulsar vrtel ob rojstvu.

Upočasnitev najhitrejših pulzarjev je precej manjša od povprečne, kar je navidezno protislovje. ∼4 × 10 8 let bi trajalo, da bi 1.558-msec pulsar postal celo 3-msec pulsar in izjemno dolgo, da bi postal 4-sek pulsar. Na magnetizirani vrteči se sliki nevtronske zvezde je močno magnetno polje tisto, ki vrti zvezdo na okolico. Tako bi nenavadno šibko magnetno polje povzročilo majhno upočasnitev. Zares lahko le kdaj, ko ima hiter pulsar šibko magnetno polje, upamo, da ga bomo opazili, razen če ga vidimo kmalu po rojstvu. Crab pulsar je star 1000 let in se vrti pri 33 ms. Če merimo življenjsko dobo, ki bi jo lahko imeli (s svojim navidezno močnim magnetnim poljem ∼4 × 10 12 G) s hitrostjo vrtenja 1,5 msec, ugotovimo, da bi se njeno obdobje podvojilo v samo nekaj letih. Tako je le v sveži supernovi lahko upal, da bomo videli močno magnetiziran milisekundni pulsar. Takšni dogodki so redki, da lahko med znanimi dogodki supernove v naši galaksiji preteče stoletja in ni očitno, da bi okoliški gost oblak ruševin omogočil, da pulsar že zgodaj zasije. Supernove pogosteje opazimo v drugih galaksijah (toliko jih je), vendar pripadajočih pulsarjev niso zaznali (verjetno preprosto niso dovolj svetle, da bi jih lahko videli na tako velikih razdaljah - megaparseki). Nepričakovano supernova SN 1987A v bližnjem LMC še 13 let po dogodku ni pokazala nobenega dokaza, da vsebuje pulsar. Zaradi dolge življenjske dobe so milisekundni pulsarji večinoma razred, ki se je nabral v galaksiji, medtem ko so močno magnetizirani poljski pulsari mlada populacija, starih pa ne vidimo, ker bi se zavrteli in postali preveč šibki ( tudi če ni vstopil noben drug učinek staranja: hlajenje, morebitno razpadanje magnetnega polja itd.). Ironično je, da so pulzarji lažje opazni, če magnetno polje ni premočno, čeprav verjetno pulsarji najprej potrebujejo močna polja, da delujejo.


Zakaj so pulsarji nekateri najnevarnejši predmeti v vesolju

Vesolje je neverjetno negostoljuben kraj. Od mrzlega pustega prostora do žgočih planetov ne manjka smrtonosnih dejavnikov. Obstajajo pa nekateri kozmični dogodki, ki izstopajo kot posebej smrtonosni.

Dovolite mi, da vam predstavim pulsarje ekstremnih predmetov, ki jih je bilo odkritih le nekaj tisoč.

Da bi razumeli, kaj je pulsar, moramo najprej preučiti nevtronsko zvezdo. Ko zvezde velikokrat večjo od lastne mase izčrpajo zaloge helija, se zgodi nekaj zanimivega. Namesto da postane gravitacija rdeči velikan in sčasoma bel pritlikavec, umirajoča zvezda zdrobi navznoter.

Ko se zvezda zdrobi, se elementi v njej zlijejo in dajo mesto novim elementom, ki sčasoma tvorijo železno jedro. Ko se to zgodi, se zvezda popolnoma sesede navznoter, saj železo nima energije, ki bi jo oddajalo.

Sila tega drobljenja zvezde je tako močna, da povzroča elektrone in protone, ki običajno sovražijo biti blizu, da se združijo v nevtrone. Ti nevtroni se nato zdrobijo v jedrsko kroglo velikosti majhnega mesta.

Kaj pa preostala zvezda?

No, zadeva zunaj nevtronske kroglice se vpije s približno 25% svetlobne hitrosti in eksplodira navzven v masivni supernovi. Nato na svojem mestu nevtronska zvezda pusti predmet z maso milijon Zemelj, široko pa le približno 15 milj. Kot smo že omenili, je ta astronomska teža podobna postavitvi Mt. Everest v skodelici kave. Govorimo o gostih.

Teža teh predmetov je v resnici tako gosta, da seva svetlobo, tako da lahko vidite spredaj in zadaj.

Tu pridejo pulsarji. Pulsar je nevtronska zvezda, ki se lahko zavrti do neverjetnih 632 krat na sekundo. Odkritih je bilo celo nekaj sto, ki kršijo to pravilo in v milisekundah dokončajo rotacije. Ime so si prislužili z impulzi radijskih valov, ki se pojavijo vsakič, ko se zavrtijo in se soočijo proti Zemlji.

Magnetno polje, ustvarjeno iz tega izjemnega plesa, je precej močno in le majhen delček oddane energije je več, kot smo ga ustvarili v vseh naših letih na Zemlji.

Zaradi česar je pulsar tako potencialno nevaren, so njegovi stranski produkti. Kot smo že omenili, pulsarji ponavadi oddajajo radijske valove, vendar tega ne počnejo vsi. Nekateri pulsarji dejansko sproščajo gama žarke, ki so veliko bolj smrtonosni.

Še huje je, da lahko pulsar namesto ene same vrstice gama žarkov, ki se sproščajo v izbruhu gama žarkov (GRB), sprosti ventilator teh nevarnih valov. Za razliko od fotonov v radijskih valovih, ki so pri interakciji z našimi atomi precej šibki, fotoni gama-žarkov zlahka prodrejo v naša telesa in lahko naše atome postanejo radioaktivni ...ali pa nas morda spremeni v Hulka, kdo ve?

Dodatna nevarnost, ki se lahko pojavi pri pulsarjih, je, če se dva pulsarja nekoliko preblizu. Ti že tako močni predmeti bi začeli smrtonosni ples, ki se konča z močnim trkom. Ta eksplozija je glede na število sproščenih gravitacijskih valov močnejša od supernove in je znana kot kilonova.

Na našo srečo na razdalji pljuvanja Zemlje ni pulzarjev, vendar so nevarnosti, ki jih oddajajo, zelo resnične. Če bi ti predmeti postali bolj gosti, bi se sesuli vase in postali črna luknja.

Težko je preučevati pulsarje in nevtronske zvezde na splošno, saj jih ni blizu Zemlje. Glede na ocenjeno število nevtronskih zvezd v vesolju pa verjetno nismo niti blizu, da bi odkrili pravo število pulsarjev v vesolju.

Predstavljati si, koliko moči vsebuje območje velikosti mesta, je osupljivo, spet drugi pa tudi vesolje. Kaj menite o pulsarjih? Ali lahko na kakršen koli način izkoristimo njihovo ogromno energijo? Sporočite mi, kaj mislite spodaj.


Astronomi so pravkar gledali mrtvo zvezdo, ki je pojedla soseda, ki je precej bolan

Ko zvezda umre, se spremeni v črno luknjo ali nevtronsko zvezdo. Pulsarji so ultra goste nevtronske zvezde, ki se vrtijo v rednih intervalih in redno oddajajo svetlobo kot svetilnik. Včasih so pulsarji del tako imenovanega binarnega sistema z naraščajočimi nevtronskimi zvezdami. Nekaj ​​tednov kasneje posrkajo bližnji material in plin in prah mdashoften iz sosednje zvezde spremljevalca in nato izstrelijo rentgenske žarke v vesolje.

Zadevni pulsar, SAX J1808.4-3658, se neverjetno hitro zavrti, približno 401 vrtenje vsako sekundo, in ga najdemo 11.000 svetlobnih let od Zemlje v ozvezdju Strelec. Kot lačni tiger SAX J1808.4-3658 vsaki dve uri obkroži svojo spremljevalno zvezdo. Trajalo je 12 dni, da se je ta nakopičeni material zavrtel navznoter, preden je izbruhnil zvezd.

& ldquoTa opažanja nam omogočajo, da preučimo strukturo akrecijskega diska in ugotovimo, kako hitro in enostavno se lahko material premakne navznoter do nevtronske zvezde, & rdquo Adelle Goodwin, dr. kandidat za šolo za fiziko in astronomijo Monash, je dejal v izjavi za javnost. Raziskovalci še nikoli niso zajeli postopka od začetka do konca in do zdaj.

Prejšnje študije kažejo, da bi zvezda začela delovati. Tako so znanstveniki opozorili na sedem različnih instrumentov, ki zajemajo širok spekter frekvenc, in mdashat SAX J1808.4-3658, vključno z Nasinim observatorijem Swift X-Ray in Nicer Instrumentom, ki je trenutno pripet na Mednarodno vesoljsko postajo.

& ldquo Z uporabo več teleskopov, ki so občutljivi na svetlobo v različnih energijah, smo lahko zasledili, da se je začetna aktivnost zgodila v bližini spremljevalne zvezde, na zunanjih robovih akrecijskega diska, in trajalo je 12 dni, da je disk prišel v vročo stanje in za spiralo materiala navznoter do nevtronske zvezde in izdelavo rentgenskih žarkov, "je dejal Goodwin.

Skupina, v kateri so bili raziskovalci z newyorške univerze Abu Dabi, je prav tako odkrila, da je disk z materialom bogat s helijem. (To je čudno, ker vodik predstavlja glavnino večine akrecijskih diskov, ki obkrožajo pulzarje.)

Znanstveniki so svoje delo predstavili v ponedeljek v virtualni ameriški astronomski družbi in ga objavili 6. Maja v Mesečna obvestila Royal Astronomical Society.

& ldquoTo delo nam omogoča, da osvetlimo fiziko nastajanja sistemov nevtronskih zvezd in razumemo, kako se ti eksplozivni izbruhi sploh sprožijo, kar astronomi že dolgo zmede, & rdquo astrofizik David Russell iz New Yorka Abu Dhabi, je dejal v izjavi.


Od pulsarja do magnetarja? Ali obratno?

Nevtronska zvezda je prej velika zvezda, ki ji je zmanjkalo goriva in je eksplodirala kot supernova. Ko gravitacija sili zvezdo, da se poruši do velikosti majhnega mesta, postane zvezda tako gosta, da bi imela ena sama čajna žlička porušene zvezde toliko mase kot gora. Jedro zvezde, zdaj nevtronska zvezda, se lahko vrti tako hitro, kot 10-krat na sekundo ali več. Sčasoma se lahko vrtenje jedra začne pospeševati tako, da snov potegne iz okolice in se vrti več kot 700 krat na sekundo!

Nekatere nevtronske zvezde, imenovane radijski pulzarji, imajo močna magnetna polja in oddajajo radijske valove v predvidljivih, zanesljivih impulzih. Druge nevtronske zvezde imajo še močnejša magnetna polja, ki prikazujejo silovite visokoenergijske izbruhe rentgenske in gama svetlobe. Ti se imenujejo magnetarji, njihova magnetna polja pa so najmočnejša znana v vesolju, bilijonkrat močnejša od sonca.

Od sedemdesetih let so znanstveniki pulzarje in magnetarje obravnavali kot dve različni populaciji predmetov. Toda v zadnjem desetletju so se pojavili dokazi, ki kažejo, da so včasih lahko stopnje evolucije enega samega predmeta. Nevtronske zvezde in magnetarji so lahko le dve strani istega kovanca - najprej gre za radijski pulsar, kasneje pa postane magnetar. Ali pa je ravno obratno.

Nekateri znanstveniki trdijo, da predmeti, kot je magnetar, sčasoma prenehajo oddajati rentgenske in gama žarke. Drugi predlagajo nasprotno teorijo: da je najprej radio pulzar, nato pa sčasoma iz nevtronske zvezde nastane magnetno polje, ki povzroči, da se začnejo ti magnetarju podobni izbruhi.

Nihče zagotovo ne ve, kateri scenarij je pravilen, toda to je aktivno področje preučevanja med astronomi. Videoposnetek NASA zgoraj & # 8211, objavljen 30. maja 2018 & # 8211, ima še več.

Koncept radijskega pulsarja izvajalca prek NASA ScienceCast.

Bottom line: Radijski pulsarji in magnetarji so lahko dve plati istega kovanca, torej dve stopnji v življenju enega samega predmeta.


Zakaj so planeti Pulsar redki?

Planeti Pulsar so bili prva vrsta planetov, ki so jih kdaj koli odkrili onkraj sončnega sistema, in je šokiral astronomski svet. To niso bili planeti, ki smo jih pričakovali: planeti, podobni sončnemu sistemu, okoli zvezde, podobne Soncu. Namesto tega so ti planeti krožili okoli pulsarja, hitro vrtljive nevtronske zvezde (izredno gostega jedra masivne zvezde, ki je eksplodirala kot supernova). Od prvega odkritja leta 1992 pa je bilo najdenih le pet takšnih planetov pulsarjev, zaradi česar so precej redki. Ugotovljeno je bilo, da manj kot 1% pulzarjev gosti planete. V tem prispevku avtorji raziskujejo, kako so ti planeti lahko nastali, da bi razložili redkost planetov pulsar.

Slika 1: Masa in pol-glavna os spremljevalcev pulsarjev v barvnih krogih (modra za potrjene planete, rdeča za zvezde glavnega zaporedja, črna za zvezde z majhno maso in rjave pritlikavke, zelena za nevtronske zvezde, vijolična za težke bele pritlikavke in rumena za beli pritlikavci z majhno maso). Vijoličaste zvezdice so za referenco osem planetov, Luna in asteroidni pas pritlikavi planet Ceres. Črne črte so meje zaznavanja hitrih, milisekundnih pulzarjev (spodnja črta) in bolj običajnih pulzarjev (zgornja črta).

Scenariji oblikovanja:

  • Planeti, ki preživijo supernovo: Najbolj očiten scenarij nastanka je, da so planeti nastali hkrati z prvotno zvezdo, tako kot naš sončni sistem. Številni astronomi pa verjamejo, da lahko zvezde nad 3 sončnimi masami (3-krat večja od mase Sonca) tvorijo planete, zvezde, ki so supernove v nevtronske zvezde, pa so vsaj 8 sončnih mas. Tudi če bi lahko nastali, bi se planet moral izogniti, da bi ga pojedli, ko zvezda nabrekne v rdečega supervelika, nato pa se zadrževal po tem, ko eksplozija supernove odstrani večino mase iz sistema, kar je malo verjetno.
  • Nadomestni disk Supernove: Po supernovi nekaj materiala pade nazaj na disk, kjer lahko, tako kot pri protoplanetarnem disku, tvori planete. Vendar pa naj bi imel ta & # 8220padec disk & # 8221 malo kotnega zagona, kar pomeni, da material nima dovolj hitrosti vrtenja, da ne bi padel nazaj neposredno na nevtronsko zvezdo. (Na primer, raketa, ki je streljala navpično navzgor, bi padla nazaj na Zemljo. Potrebna je hitrost & # 8220sideways & # 8221, da pride v orbito in prepreči udarce na Zemljo.)
  • Uničenje spremljevalne zvezde: Spremljevalna zvezda z majhno maso, ki kroži okoli nevtronske zvezde, izgubi maso z izhlapevanjem. Če je izhlapevanje dovolj močno, lahko zvezdo popolnoma uničimo, katere ostanki nato tvorijo disk, ki kroži okoli nevtronske zvezde z maso približno 10% mase Zemlje.
  • Izhlapevanje spremljevalca: Alternativni rezultat izhlapevanja zaradi intenzivnega pulzarskega sevanja je, da spremljevalna zvezda izgubi toliko mase, da se zmanjša na planetarno velikost.

Avtorji ugotavljajo, da planeti pulsarji verjetno nastanejo le, če je nevtronska zvezda spremljevalka z majhno maso. Skoraj vsaka zvezda z dovolj mase, da postane supernova, se rodi s spremljevalno zvezdo. Vendar ima le 10% spremljevalcev dovolj majhno maso, da lahko planeti pulsar postanejo realna možnost. Od teh je le približno 10% sposobnih preživeti na gravitacijsko vezani orbiti, potem ko masivna zvezda postane supernova. To pomeni samo to

1% rodovnikov nevtronskih zvezd (zvezde, ki sčasoma postanejo nevtronske zvezde) ima celo potencial, da tvori planete pulsarje.

V primeru, da se zvezda moti in tvori disk, disk prejema intenzivno sevanje pulsarja, ki segreje in pomaga izhlapevati disk. Če je površinska gostota diska zelo velika, na disku nastanejo mrtve cone, kjer se material lahko gradi in tvori planete. Diski z nižjo površinsko gostoto ne morejo učinkovito zaščititi diska, da bi preprečili njegovo izhlapevanje, zato ne morejo oblikovati nobenega planeta. Šele ko se spremljevalna zvezda pretvori v dovolj masiven disk, obstaja resnična možnost, da se planet nato oblikuje.

Planeti se lahko okoli pulsarjev tvorijo le pod zelo določenimi okoliščinami. Potrebujejo spremljevalno zvezdo z majhno maso, ki jo ima le približno 10% rodovnikov nevtronskih zvezd. Od tega lahko le 10% nato preživi eksplozijo supernove. Od preživelih lahko nekatere izhlapi v planetarno maso, druge pa moti pulsar. V primeru motenj mora biti nato naslednji disk dovolj gost, da vzdrži intenzivno pulsarsko sevanje dovolj dolgo, da ustvari zvezde.

Med petimi znanimi planeti pulsarji avtorji verjamejo, da so trije planeti v sistemu PSR 1257 + 12 nastali iz diska motene zvezde, planet, ki kroži okoli PSR J1719-1438, je jedro izhlapelega belega pritlikavca in planet okoli PSR B1620-26 je bil ujet skupaj s svojim belim palčkom, pri čemer je planet zdaj krožil okoli njih kot krožni planet.


NASA-ina misija NICER razkriva nepričakovano presenečenje nevtronskih zvezd

Nevtronska zvezda J0030 + 0451, ki se nahaja 1100 svetlobnih let stran v ozvezdju Rib, je. [+] prva nevtronska zvezda, ki ima ustvarjen zemljevid njene površine. Njegove lastnosti so bile precej presenetljive in razveljavljajo tipične modele, s katerimi smo skušali razumeti nevtronske zvezde.

Nasin center za vesoljske lete Goddard

Po tipičnih supernovah ostanejo zaostala strta jedra snovi.

Ta podoba jedra meglice Crab, mlada, masivna zvezda, ki je nedavno spektakularno umrla. [+] eksplozija supernove pokaže te značilne valove zaradi prisotnosti utripajoče, hitro vrtljive nevtronske zvezde: pulsarja. Ko je star le 1000 let, se zdi, da je ta mladi pulsar, ki se vrti 30-krat na sekundo, značilen za običajne pulzarje.

Ti predmeti - nevtronske zvezde - so približno 90% nevtroni, obdani z lupinami, ki vsebujejo nabite delce.

Jedro nevtronske zvezde naj bi bilo sestavljeno iz nevtronov in nevtralne kvark-gluonske plazme, s. [+] najbolj zunanje plasti, ki vsebujejo proste, nabite delce. Vrtljiva zvezda naj bi vodila do dipolnega magnetnega polja, vendar je resnično polje lahko še bolj zapleteno.

Ko se hitro vrtijo, ustvarjajo močna magnetna polja, pospešujejo delce in oddajajo elektromagnetne impulze.

Pulsar Vela je, tako kot vsi pulsarji, primer trupla nevtronske zvezde. Plin in snov. [+] njegovo obdajanje je precej pogosto in je sposobno zagotoviti gorivo za pulzirajoče vedenje teh nevtronskih zvezd.

Ko impulz preseka našo vidno polje, ga zaznamo: zato so nekatere nevtronske zvezde pulsarji.

Leta 2019 so znanstveniki merili impulze, ki prihajajo iz nevtronske zvezde, in so lahko merili. [+] kako je bel pritlikavec, ki kroži okoli njega, upočasnil impulze. Iz opazovanj so znanstveniki ugotovili, da ima maso približno 2,2 sončne mase: doslej najtežjo nevtronsko zvezdo.

So gostejša od atomskih jeder, vendar ne morejo biti preveč masivna, sicer se sesujejo v črne luknje.

Ob pogledu na binarne vire, kot so črne luknje in nevtronske zvezde, smo razkrili dve populaciji. [+] predmeti: tisti z majhno maso pod približno 2,5 sončnimi masami in z visoko maso s 5 sončnimi masami in več. Medtem ko sta LIGO in Virgo zaznala bolj masivne črne luknje kot ta in en primer združitev nevtronskih zvezd, katerih produkt po združitvi pade v območje vrzeli, še vedno nismo prepričani, kaj tam še vedno obstaja.

Frank Elavsky, Northwestern University in LIGO-Virgo sodelovanja

Tudi z našimi najmočnejšimi teleskopi v vseh valovnih dolžinah so nevtronske zvezde prikazane le kot točke.

Slika VLT območja okoli zelo šibke nevtronske zvezde RX J1856.5-3754. Modri ​​krog, ki ga je dodal. [+] avtor prikazuje lokacijo nevtronske zvezde.

Nasina misija NICER, nameščena na ISS leta 2017, je skušala vse to spremeniti.

Nameščena je NASA-jeva nevtronska zvezda Interior Composition ExploreR, ki temelji na napeti kratici NICER. [+] na krovu Mednarodne vesoljske postaje in zagotavlja človeštvu rentgenske meritve nevtronskih zvezd brez primere.

Nizkoenergijski rentgenski observatorij meri časovne signale do 300 nanosekund in ob izjemni občutljivosti.

Po pretoku, času in energijski ločljivosti NASA-ina misija NICER presega vse druge. [+] že obstoječi observatoriji pri opazovanju zlasti pulzarjev in nevtronskih zvezd na splošno.

NICER omogoča meritve velikosti, mas nevtronskih zvezd, hladilnih časov, stabilnosti in notranjih struktur.

Dva najbolj primerna modela zemljevida nevtronske zvezde J0030 + 0451, ki sta ga sestavila oba. [+] Neodvisne ekipe, ki so uporabile podatke NICER, kažejo, da je na podatke mogoče namestiti dve ali tri "vroče točke", vendar zapuščena ideja preprostega bipolarnega polja ne more ustreči temu, kar je videl NICER.

Zaven Arzoumanian in amp Keith C. Gendreau (NASA Goddard Space Flight Center)

Zlasti za enega pulsarja, J0030 + 0451, so izrecno določili njegovo maso (1,35 sonca) in premer (25,7 km).

Pokazalo se je, da ima pulsar J0030 + 0451, ki temelji na podatkih NICER, "vroče točke" le na svojem jugu. [+] hemisfera, kar pomeni, da magnetni model, ki vključuje le tipičen magnetni dipol, ne more razložiti tega, kar opažamo. Tu se je prikazal velik kvadrupol iz simulacij, ki je veliko boljši od podatkov.

Nasin center za vesoljske lete Goddard

Zaznali so "žarišča" na površini in zgradili prvi zemljevid nevtronskih zvezd.

Nevtronska zvezda je ena najgostejših zbirk snovi v vesolju, katere močna magnetna. Polje [+] ustvarja impulze s pospeševanjem snovi. Najhitreje vrteča se nevtronska zvezda, ki smo jo kdajkoli odkrili, je pulsar, ki se vrti 766-krat na sekundo. Zdaj, ko imamo zemljevid pulsarja iz NICER-a, vemo, da tega dvopolnega modela ni mogoče popraviti, da je magnetno polje pulsarja bolj zapleteno.

Ugotovili so, da so magnetna polja pulsarjev bolj zapletena kot tipični naivni dvopolni modeli.

Na jedrih najbolj masivnih nevtronskih zvezd se lahko posamezna jedra razgradijo v. [+] kvark-gluonska plazma. Teoretiki se trenutno prepirajo, ali bi ta plazma obstajala in če bi obstajala, ali bi bila sestavljena samo iz kvarkov navzgor ali navzdol ali bi bili del te mešanice tudi čudni kvarki.

Korak je bližje končnemu cilju: odkriti, katera snovna stanja obstajajo v jedrih pulsarjev.


Nevtronske zvezde, Pulsarji in Magnetarji

Odločil sem se, da bom ustvaril to nit, da bi osvetlil zelo zanimiv astronomski pojav, ki ga veliko širše javnosti ne pozna, razen če se zanima za astronomijo ali je v formalnih tečajih. Pokrival bom nevtronske zvezde, nekaj vrst pulsarjev in magnetarjev. Čeprav so vse to zvezde, so zelo različno iz običajne vizualizacije zvezde, ki si jo mnogi predstavljajo, ko razmišljajo o njej. Te zvezde so le še en svetel primer popolne nenavadnosti in čudenja v vesolju. Torej brez nadaljnjih obotavljanj začnimo!

Povzetek poglavja
1. Nevtronske zvezde
2. Pulsarji
3. Magnetarji

Nevtronska zvezda je preostalo jedro ali ostanek masivne zvezde, ki je veliko bolj masivna od našega Sonca, na primer Rdeči velikan, ki je svoj življenjski cikel končal v določeni vrsti supernove, ki jo povzroča tako imenovana jedrni kolaps, ki ga povzroča gravitacija zvezde, ki se močno podpira. Preostalo jedro običajno ni večje od mesta, kot je Manhattan na Zemlji, vendar vsebuje približno 1,4-kratno maso našega Sonca! Če bi lahko vzeli čajno žličko in zadevo 'zajeli' iz nevtronske zvezde, bi to tehtalo milijardo ton! Magnetno polje nevtronske zvezde je približno 1 kvadrilion krat močnejši od Zemlje. Nevtronska zvezda je še vedno zelo vroča, čeprav plazme (sončne atmosfere) ni več okoli nje. Nevtronska zvezda je eden izmed številnih koncev, ki jih zvezda lahko sprejme, še bolj masivne zvezde, ki imajo jedra približno 5 sončnih mas in višje, končajo kot slavne črne luknje, vendar tu ne bomo prišli do teh. Ime "nevtronska zvezda" izhaja iz dejstva, da zvezdo sestavljajo skoraj vsi nevtroni. Hitrost uhajanja nevtronske zvezde je 33% hitrosti svetlobe, zato bi lahko na nek način rekli, da je nevtronska zvezda oder tik pod črno luknjo zaradi svoje 'ekstremne gravitacije, ki jo povzroča zelo velika masa. Nevtronske zvezde se vrtijo precej hitro, običajno večkrat na sekundo, nekatere pa se vrtijo tudi več sto krat na sekundo. To je posledica ohranjanja kotnega momenta. Zemlji najbližja nevtronska zvezda je PSR J0108-1431, ki je pulsar (naslednje poglavje) in je oddaljen le 280 svetlobnih let. V Mlečni poti je več kot 1300 potrjenih nevtronskih zvezd in domnevnih 10 ^ 5.

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/53c503e45d7e.jpg [/ atsimg]
Slika, ki prikazuje plasti, na katerih je površina kristalna železna skorja, nevtronske zvezde z dovoljenjem wikipedia.org

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/7080c44c6e53.jpg [/ atsimg]
Slika PSR J0108-1431 iz ljubezni chandra.harvard.edu

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/4b4fd630798f.jpg [/ atsimg]
Slika, ki prikazuje skupno velikost nevtronske zvezde glede na Veliki kanjon iz ljubezni Chandra.harvard.edu, je na sliki zvezda kvark le teoretična in za to nit ni pomembna.

Druga vrsta nevtronske zvezde, pulsarji, so hitro vrteča se nevtronska zvezda, ki s svojih močnih magnetnih polov sproži curke rentgenskih žarkov, radijskih valov in včasih gama žarkov z zelo blizu svetlobne hitrosti (186.000 mps). Ta vrsta nevtronske zvezde ima tudi močno magnetno polje. Opazovani čas med njihovimi impulzi je med 1,4 milisekunde in 8,5 sekunde. Nekateri pulsarji imajo rotacijsko obdobje tako natančno kot atomska ura. Pulsar je najbolje opisati kot povsem analogen svetilniku v njegovem videzu in obnašanju. Očitno ime "pulsar" izhaja iz tega, kako zvezda med vrtenjem pulzira svetlobo in drugo elektromagnetno sevanje. Za nekatere pulzarje, kot je PSR B1257 +12, je znano, da imajo okoli sebe planete, ki jih imenujemo planeti pulsar. Natančen mehanizem, kako natančno pulzarji oddajajo žarke elektromagnetnega sevanja, še vedno ni znan, čeprav je znano, da obstajajo že od odkritja julija 1967. Verjame se, da je verjetno posledica zapletenih elektromagnetnih procesov, ki potekajo na močno magnetiziranih polovh nevtronska zvezda. Čeprav natančen mehanizem še vedno ni razumljen. Včasih bodo pulzarji oddajali EM sevanje v spektru vidne svetlobe EM polja.

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/6893caa23090.jpg [/ atsimg]
Rentgenska slika supernove Kes 75, modra luč v sredini je pulsar. Slika iz dovoljenja sciencedaily.com

Obstaja več različnih podkategorij pulsarjev, milisekundni pulzarji so preprosto pulzarji z milisekundnimi rotacijskimi obdobji, zato se očitno vrtijo zelo hitro. Običajno jih najdemo v binarnem zvezdnem sistemu in naj bi jih priraščali ali vlekli material k njim iz sestrske zvezde. Kot smo že omenili, nekateri pulzarji oddajajo sevanje v radijskem pasu spektra, ti se imenujejo radijski pulsarji in naj bi jih poganjalo njihovo hitro rotacijsko obdobje. Nekateri oddajajo elektromagnetno sevanje v rentgenskem pasu spektra, temu primerno pravijo Rentgenski pulzarji, in naj bi jih poganjalo povečanje sestrske zvezde v njeni binarni orbiti. Pulsarji gama žarkov so pulzarji, ki oddajajo sevanje v gama pasu spektra. Binarni pulsarji so pulsarji, ki imajo spremljevalno zvezdo, običajno drugega pulsarja, belega palčka ali nevtronsko zvezdo. Binarni pulzarji v glavnem oddajajo rentgensko sevanje.Anomalni rentgenski pulzarji are now believed to actually be magentars (next chapter) because of their very strong magnetic fields and slow rotational periods of 5 to 12 seconds. It is now commonly believed that pulsars and magentars are actually the same thing, just in different stages of neutron star evolution. Further more is postulated that a neutron star can change from a pulsar to magnetar and vice versa, the ones that have been observed doing so are called periodic pulsars.


However, one of these flashing lighthouses has surprised observers… it exploded, blasting vast amounts of energy into space, and then continued to spin and flash as if nothing had happened. This phenomenon has recently been observed by NASA's Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) and has been backed up by data from the Chandra X-ray Observatory.

There are in fact other classes of neutron star out there. Slow-spinning, highly magnetic "magnetars" are considered to be a separate type of neutron star. They are distinct from the less-magnetic pulsar as they sporadically release vast amounts of energy into space and do not exhibit the periodic rotation we understand from pulsars. It is believed that magnetars explode as the intense magnetic field (the strongest magnetic field believed to exist in the Universe) warps the neutron star surface, causing extremely energetic reconnection events between magnetic flux, causing violent and sporadic X-ray bursts.

There is now speculation that known periodic pulsars that suddenly exhibit magnetar-like explosions are actually the highly magnetic cousins of pulsars disguised as pulsars. Pulsars simply do not have enough magnetic energy to generate explosions of this magnitude, magnetars do.

Fotis Gavriil of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, and his colleagues analysed a young neutron star (called PSR J1846-0258 in the constellation Aquila). This pulsar was often considered to be "normal" due to its fast spin (3.1 revolutions per second), but RXTE observed five magnetar-like X-ray bursts from the pulsar in 2006. Each event lasted no longer than 0.14 seconds and generated the energy of 75,000 Suns. Follow up observations by Chandra confirmed that over the course of six years, the pulsar had become more "magnetar-like". The rotation of the pulsar is also slowing down, suggesting a high magnetic field may be braking its rotation.

These findings are significant, as it suggests that pulsars and magnetars may be the same creature, just at different periods of a pulsars lifetime, and not two entirely different classes of neutron star


What are the effects of being close to a Neutron Star/Pulsar?

I know they probably can kill you. I just want to know the damage cause by them. To humans and machinery like spacecraft.

Let’s use the Crab Pulsar as an example.

What damage would the Crab Pulsar’s magnetic field do to electronics?

What are the effects of being in a stable orbit around a the Crab Pulsar?

What are the effects of entering a Pulsar’s jet cone?

(If this exists). What would be the safest, closest, distance to observe the Crab Pulsar. Close enough to observe the Pulsar but not close enough that you’ll be fried by its radiation.

There's a lot of stuff going on here, some of which I've never really thought about, so I'm going to put a few thoughts out there. I'm happy to clarify on the math in various spots.

We always like to say as a fun fact that if a magnetar came within half the distance to the Moon it would wipe all credit cards on the Earth. Now, weɽ have lots of other issues but that's just a statement on the huge mangetic fields. Magnetars are on the very extreme ends of what neutron stars can produce, upwards of 10 15 G. The Crab Pulsar is "only" a bit above 10 12 G whereas the lower end is at the 10 8 range even.

You'll have to clarify what you mean by the effects caused by being in a stable orbit. General Relativity causes some pretty unusual effects with respect to orbits, for example, there is a region in which the orbits are ne stable (see the innermost table circular orbit for a neutron star or black hole).

In terms of the jets, the luminosities of neutron stars can be roughly in the 10 30 - 10 39 ergs/s range, or 10 23 - 10 32 W. The majority of pulsars we see emit in the radio but we do see lots in X-rays/gamma rays and even a few in the optical. I'm not a medical doctor but all I will say is that this is a veliko of energy that would be coming at you every second. The Sun has a total luminosity of 4 x 10 26 W. According to [wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(power)), the strongest lasers are in the 10 16 W range and we know there have been dangerous effects when people stand in the way of high-energy beams. So, the answer is that entering the cone when you are at a close range is probably a bad idea. Note that when you are far away it's not - we are in the line-of-sight of lots of beams, otherwise we wouldn't be able to see them in the first place.

I'll offer some thoughts in terms of seeing the pulsar. I assume you mean with your own eyes. Rule of thumb is that your eye has an angular resolution of about one arcminute. So for a neutron star of fiducial radius 12 km, using some right-triangle geometry, that means that you can resolve it at a distance of 83,000 km, or about 6.5 Earth diameters - the Earth-Moon distance is about 30 Earth diameters long. So, based on what's been said above, there isn't really a point where that will happen.

If instead of seeing the pulsar you just mean seeing the beam with your own eyes, well, that depends on how much of the luminosity is in optical photons. The Crab Pulsar has an apparent visual magnitude of 16.5. At a distance of about 2 kpc, the absolute visual magnitude is about 5, which means that by definition, at a distance of 10 pc, we would see it with a visible magnitude of 5, making it on the fainter end of stars that we could see with our eyes. In X-rays, the Crab has an average flux of 2.5 x 10 -12 W/m^2, with most of the energy in the X-ray. So, let's pretend all of that is in the X-ray. Then, going from 2000 pc to 10 pc means it gets closer by a factor of 200, so the brightness we would receive would go up by a factor of 40000, or weɽ receive a flux of 10 -7 W/m 2. So, over our bodies, weɽ receive about 10 -7 W in X-rays. For someone of mass 65 kg, that means that's about 10 -9 sieverts per second (assuming I understand the gray to sievert conversion). So, based on these examples, I think weɽ be okay on that end.


NASA Blueshift

A pulsar is the crushed core of an exploded star, a rapidly spinning cinder that repeatedly swings a beam of light in our direction. Check out the post “Lighthouses in Space” for more about what pulsars are, how they work and why we study them.

On the eve of the 50th anniversary of the first pulsar observation, we’re looking back at pulsar highlights from our division’s Rossi X-ray Timing Explorer, or RXTE for short. RXTE operated from December 1995 to January 2012 and was designed to observe fast-changing objects. It was able to observe changes in X-ray brightness on timescales ranging from thousandths of a second to several years, making it the perfect observatory for pulsar science.

I asked a couple of our pulsar experts to list RXTE’s top five pulsar-related discoveries. They told me it was a challenge to limit themselves to only five discoveries, but here’s what they came up with, in no particular order.

This visualization shows streams of gas falling onto a neutron star, a process that spins it up into a millisecond pulsar. Zasluge: NASA

The fastest-spinning pulsars clock in at dizzying speeds, rotating tens of thousands of times per minute. These pulsars are called millisecond pulsars because their period of rotation can be measured in milliseconds. The first millisecond pulsar was discovered in 1982 using radio observations, so they were well-known by the time RXTE launched. The question was how they reached such incredible rotation speeds.

A pair of discoveries in 1998 using RXTE observations of an object known as SAX J1808.4-3658 provided important clues. One study found the pulsar and timed its X-ray pulses, while the second found that a low-mass companion star orbits the pulsar every two hours. At the time, it was thought that millisecond pulsars started their pulsar lives rotating more slowly, but get “spun up” by taking material from a companion star. These studies provided the first strong evidence for this view, which has since been confirmed by other pulsars in binary systems. They spin that fast because material from their companion has brought in some of the companion’s angular momentum.

Eclipsing recycled pulsar

This illustration shows a pulsar just about to be eclipsed by its red giant companion star. Zasluge: NASA / Goddard Space Flight Center

The sun and moon eclipse each other as seen from Earth, but eclipses occur in many other types of astronomical systems. Such eclipses give us unique opportunities to study the objects involved.

RXTE found a binary system called Swift J1749.4-2807 where a millisecond pulsar is regularly eclipsed by its companion star. RXTE’s precision timing of the pulsar’s signal, coupled with the eclipses, gave astronomers a detailed view of the system. With further observation, it should be possible to determine the mass of the neutron star – often a difficult task.

Nuclear-powered pulsars

Pulsars appear to pulse due to their rotation. A hot spot or beam of light emitted from the surface blinks in and out of our line-of-site as the pulsar rotates. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

When a neutron star finds itself in a close binary system with another star, it’s companion may “donate” some of its outer-layer material to that neutron star. The donated material – hydrogen- and helium-rich matter – piles up on the surface of the neutron star until it suddenly undergoes a runaway nuclear reaction. This nuclear “burning” creates hot-spots on the surface of the neutron star.

Previous missions had discovered the thermonuclear bursts. RXTE gave us our first glimpse that the burst starts at a hot spot on the neutron star. By carefully timing the X-ray signal received during an outburst, researchers were able to detect pulses caused by rotating hot spots. Thus, astronomers had a new way to observe the spin of neutron stars. The fastest-spinning neutron star observed this way to date is 4U 1608-522, which is spinning at about 620 Hz, or 37,200 rpm!

Ginormous magnetic fields

This image shows the X-ray halo from the flaring neutron star SGR J1550-5418 as seen by NASA’s Swift satellite. Credit: NASA/Swift/Jules Halpern, Columbia Univ.

RXTE helped solve the problem of soft gamma repeaters – cosmic objects that emit large bursts of gamma-rays at irregular intervals. The first soft gamma burst probably from a neutron star was observed on March 5, 1979, by the same satellites searching for gamma-ray bursts. It soon became clear that the March 1979 burst was not an ordinary gamma-ray burst. For one thing, there were repeated bursts coming from the same region of space, instead of the normal one-and-done bursts that had been detected before.

One hypothesis for the origin of these soft gamma repeaters, which are called “SGRs” for short, was that they were neutron stars with stronger-than-normal magnetic fields, known as magnetars. If this was the case, the bursts would slow down their rotation. By combining the precise timing information from RXTE with data from Japan’s Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (ASCA for short), researchers were able to measure how SGR 1806­20’s spin had changed over a few years. In that time, the pulsar’s spin increased by 0.008 second. A tiny amount, to be sure, but it happened over just four years in an object with more mass than our sun – a significant amount, given the circumstances.

The slow down could only be explained by a neutron star with ….a million billion times stronger than Earth’s. A neutron star with such a strong field was given the name “magnetar” by the theorists who first modeled how the field could lead to the bursts.

While we often think of pulsars at the most accurate clocks in the universe, they do occasionally undergo sudden changes in their spin rates. These events are called “glitches,” and astronomers have known about them since the early 1970s.

Typically these glitch events are unpredictable, happening suddenly and without notice. However, after monitoring one particular pulsar – PSR J0537-6910 – with RXTE over about eight years, researchers noticed a pattern. They found that the time to the next glitch appeared to be related to the spin increase associated with the previous glitch. In fact, they were able to predict when the next glitch would occur within a few days.

The ability to predict the glitches in PSR J0537-6910 bolsters the current view of how glitches happen. Neutron stars have a solid surface composed of normal matter – atomic nuclei and electrons. Beneath this rigid crust, a so-called superfluid of neutrons becomes added to the mix. Current thinking is that glitches are caused when the rotating superfluid abruptly transfers some of its spin energy to the crust, resulting a sudden change in its rotational speed.

A special thanks to Tod Strohmayer and Jean Swank for weighing in on their top RXTE pulsar discoveries.