Millisekuntipulsari ( MSP ) on pulsari , jonka pyörimisjakso on 1-10 millisekuntia . Samanlaisia pulsareita on havaittu sähkömagneettisen spektrin radio- , röntgen- [1] ja gamma - aallonpituuksilla . Teoriaa kaikkien millisekunnin pulsaarien alkuperästä ei ole täysin kehitetty. Yleisin teoria niiden muodostumisesta sanoo, että tällainen pulsari ei alun perin pyöri niin nopeasti, vaan pyörii vähitellen ylös tähdestä kertyvän aineen vuoksi, joka muodostaa sen kanssa läheisen binaarijärjestelmän . Tästä syystä pulsareita kutsutaan joskus " kierrätetyiksi pulsareiksi " [2] .
Millisekunnin pulsarit ovat pienimassaisten röntgensäteen binäärien jäseniä . Näissä järjestelmissä röntgensäteet tulevat neutronitähden ympärillä olevasta akkretiolevystä , jolle Roche -keilan yli vuotaneen seuralaisen ulommat kerrokset virtaavat yli . Kulmamomentin siirto akkretion kiekon läpi voisi teoriassa nostaa pulsarin pyörimisnopeuden satoihin kierroksiin sekunnissa. Millisekunnin pulsareiden magneettikenttä on paljon heikompi kuin muiden pulsareiden, joten ne menettävät pyörimisenergiaa hitaasti ja niiden mahdollinen elinikä on verrattavissa havaittavan maailmankaikkeuden ikään . Tämä tarkoittaa, että millisekunnin pulsarit ovat erittäin harvinaisia. Ne ovat ominaisia pallomaisille klusteille, joissa tavallinen neutronitähti voi vangita toisen tähden [3] . Millisekunnin pulsarit ovat vanhoja pulsareita, vaikka kaikki vanhat pulsaarit eivät pyöri nopeasti. Yksittäiset vanhat pulsaaret, binaaripulsaarit, kuten myös minkä tahansa laajan binäärijärjestelmän jäsenet, eivät voi pyöriä, ja niiden pyöriminen vain hidastuu ajan myötä.
Viimeaikaiset todisteet ovat kuitenkin ilmaantuneet siitä, että evoluution standardimalli ei pysty selittämään kaikkien millisekunnin pulsarien alkuperää, etenkään nuorten pulsareiden, joilla on suhteellisen korkeat magneettikentät, kuten PSR B1937+21 , alkuperää . Kiziltyan (Kızıltan) ja Thorsett (Thorsett) ovat osoittaneet, että millisekunnin pulsarit on muodostuttava vähintään kahden eri prosessin tuloksena [4] . Mutta toisen prosessin luonne on edelleen epäselvä [5] .
Monet millisekunnin pulsarit löytyvät pallomaisista klusteista . Tämä on yhdenmukainen spin-out-teorian kanssa, koska näiden tähtien äärimmäisen suuri tiheys viittaa siihen, että pulsarilla on paljon suurempi mahdollisuus saada tai vangita jättiläinen seuralainen. Tällä hetkellä noin 130 millisekunnin pulsareita tunnetaan pallomaisissa klusteissa [6] : Pallomainen Terzan 5 -pulsarijoukko sisältää 33 tällaista pulsaria, 47 Tucanas - 22, M28 ja M15 , kummassakin 8 pulsaria.
Millisekunnin pulsarit lähettävät pulsseja erittäin suurella tarkkuudella, paremmin kuin parhaat atomikellot [7] . Tämä tekee niistä erittäin herkkiä koettimia. Esimerkiksi kaikki, mikä kiertää millisekunnin pulsareita, aiheuttaa ajoittaisia Doppler -siirtymiä pulsseissaan ajan myötä, mikä voidaan sitten analysoida kumppanin läsnäolon paljastamiseksi ja mitata kohteen kiertorata ja massa suurella tarkkuudella [8] . Menetelmä on niin herkkä, että sillä voidaan havaita jopa asteroidin kokoisia esineitä , jos ne ovat millisekunnin pulsarin kiertoradalla. Ensimmäinen vahvistettu eksoplaneetta , muutama vuosi ennen ensimmäistä eksoplaneettojen löytämistä "normaalien" tähtien ympäriltä, löydettiin millisekunnin pulsarin PSR B1257+12 ympäriltä . Nämä maanpäälliset massaplaneetat pysyivät monien vuosien ajan ainoana lajissaan tunnetuina kohteina aurinkokuntamme ulkopuolella . Ja yksi niistä (ehkä jopa komeetta ), jonka massa on pienempi kuin Kuumme massa , on tähän päivään asti pienin aurinkokunnan ulkopuolella tunnettu massaobjekti [9] .
Galaksissa pulsarilla j1713+0747 on tarkin kurssi.
Pulsarit j1909+3744, j1918+0642, j0030+0451, j0613-0200, j2317+1439 ovat myös erittäin tarkkoja. [kymmenen]
Ensimmäisen millisekunnin pulsarin, PSR B1937+21 , löysi vuonna 1982 Charles Becker . Pulsari pyörii noin 641 kertaa sekunnissa ja on edelleen toiseksi nopeimmin pyörivä millisekunnin pulsari noin 200 sen jälkeen havaitusta pulsista [11] . Vuonna 2005 löydetty PSR J1748-2446ad on nopeimmin pyörivä pulsari, joka tunnetaan vuodesta 2012 lähtien 716 kierrosta sekunnissa [12] [13] .
Nykyiset teoriat neutronitähtien rakenteesta ja evoluutiosta ennustavat, että pulsarit hajoaisivat, jos ne pyörivät nopeudella ~1500 rpm tai enemmän [14] [15] ja että yli 1000 rpm niiden pitäisi menettää energiaa gravitaatiosäteilyn vaikutuksesta nopeammin kuin ne saavat akretion [16] . .
Alkuvuodesta 2007 avaruusröntgenobservatoriot RXTE ja INTEGRAL löysivät kuitenkin neutronitähden XTE J1739-285 , joka pyörii nopeudella 1122 kierrosta sekunnissa [17] , mutta tämä tulos ei ole tilastollisesti merkitsevä, vaan merkitsevyystasolla. vain 3 sigmaa . Näin ollen tämä pulsari on mielenkiintoinen ehdokas lisähavaintoja varten, nykyiset tulokset eivät ole vakuuttavia. Gravitaatiosäteilyllä uskotaan kuitenkin olevan tärkeä rooli pyörimisnopeuden hidastamisessa. Lisäksi röntgenpulsari IGR J00291+5934 , joka pyörii 599 kierrosta sekunnissa, on ensisijainen kandidaatti tällaisten aaltojen havaitsemiseen tulevaisuudessa (useimmat röntgenpulsarit pyörivät noin 300 kierrosta sekunnissa) [18] .