Kaksoispulsari

Binääripulsari  on pulsari , jossa on toinen komponentti , usein neutronitähti tai valkoinen kääpiö . Ainakin yhdessä tapauksessa ( PSR J0737-3039 ) toinen komponentti on myös pulsari. Binaaripulsarit ovat yksi monista objekteista, joiden avulla fyysikot voivat testata yleisen suhteellisuusteorian johtopäätöksiä tällaisten kohteiden läheisyydessä olevien voimakkaiden gravitaatiokenttien vuoksi. Vaikka pulsaariparikohdetta on yleensä vaikea tai mahdoton tarkkailla suoraan, sen läsnäolo voidaan määrittää tutkimalla pulssien  ajoitusta , mikä on mahdollista suurella tarkkuudella radioteleskooppien avulla .

Historia

Ensimmäisen kaksoispulsarin, PSR B1913+16 , löysivät vuonna 1974 Arecibon observatoriosta Joseph Haughton Taylor ja Russell Alan Hulse , jotka saivat vuoden 1993 fysiikan Nobelin . Kun Hulse tarkkaili avointa pulsaria PSR B1913 + 16, hän huomasi, että pulsaatiotaajuus muuttuu tietyn kaavan mukaan. Todettiin, että pulsari pyörii hyvin lähellä ja suurella nopeudella toisen tähden ympärillä, pulsaation jakso muuttuu Doppler-ilmiön mukaan : kun pulsar lähestyy havainnoijaa, pulsseja havaitaan useammin, kun pulsar siirtyy pois, pulssien lukumäärä. saman ajanjakson aikana tallennetut pulssit ovat pienemmät. Impulssit voidaan ajatella kellon tikityksenä; muutos tikitystaajuudessa osoittaa muutosta pulsarin nopeudessa suhteessa tarkkailijaan. Hulse ja Taylor määrittelivät myös, että tähdillä on suunnilleen samat massat tarkkailemalla liikemäärän vaihteluita, mikä johti siihen, että toinen komponentti on myös neutronitähti. Pulssit havaitaan 15 μs :n tarkkuudella . [yksi]

Binaaripulsarin PSR B1913+16 tutkimus on johtanut ensimmäiseen tarkaan neutronitähtien massan määritykseen käyttämällä relativistisen aikalaajenemisen ominaisuuksia. [2] Kun kaksi kappaletta ovat lähellä toisiaan, gravitaatiokenttä kasvaa, aika kuluu hitaammin ja kahden pulssin välinen aika pitenee. Kun pulsari liikkuu heikoimmassa kentässä, pulssitaajuus kasvaa.

Ennen gravitaatioaaltojen löytämistä ja LIGO -tutkimuksia [3] binääripulsarit olivat ainoita esineitä, joista tutkijat pystyivät havaitsemaan gravitaatioaaltojen olemassaolon ; yleinen suhteellisuusteoria ennusti, että kaksi neutronitähteä lähettäisivät gravitaatioaaltoja liikkuessaan yhteisen massakeskuksen ympärillä, mikä johtaisi kiertoradan energian vähenemiseen, tähtien lähentymiseen ja kiertoradan lyhenemiseen. 10 parametrin malli, joka sisältää tietoa Keplerin kiertoradoista, Keplerin kiertoradan korjauksia (esim. periapsisnopeus, painovoiman punasiirtymä , kiertoratajakson vaihtelu, relativistinen aikadilataatio ), riittää kuvaamaan pulsarin ominaisuuksia ajan kuluessa. [4] [5]

PSR B1913+16 -järjestelmän kiertoradan energian laskun mittaukset vastasivat lähes täydellisesti Einsteinin teorian ennusteita. Suhteellisuusteoria ennustaa, että kiertoradan energia muuttuu vähitellen gravitaatiosäteilyn energiaksi. Taylorin, J. M. Weisbergin ( eng.  Joel M. Weisberg ) ja kollegoiden saamat tiedot PSR B1913+16:n kiertojaksosta vahvistavat teorian päätelmät; vuonna 1982 [2] ja myöhemmin [1] [6] tutkijat vahvistivat eron olemassaolon havaitussa aikavälissä kahden minimin välillä verrattuna odotettavissa olevaan aikaan, jolloin komponenttien välinen etäisyys on vakio. Kymmenen vuoden ajan löydön jälkeen järjestelmän kiertoaika lyheni 76 sekunnin miljoonasosaa vuodessa. Myöhemmät havainnot vahvistivat tämän päätelmän.

Tehosteet

Joskus binaaripulsarin toisen komponentin koko kasvaa niin paljon, että osa aineesta putoaa pulsarin päälle. Putoava kaasu lämpenee, mikä voi tuottaa röntgensäteitä. Aineen virtaus johtaa usein akkretiolevyn muodostumiseen .

Pulsarit luovat myös relativistisilla nopeuksilla liikkuvien hiukkasten tuulen, joka binääripulsarin tapauksessa voi muuttaa muotoaan ja tuhota järjestelmän komponenttien magnetosfäärin .

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 Weisberg, JM; Hyvä, DJ; Taylor, JH Relativistisen binaaripulsarin PSR B1913+16 ajoitusmittaukset  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 2010. - Voi. 722 . - s. 1030-1034 . - doi : 10.1088/0004-637X/722/2/1030 . - . - arXiv : 1011.0718v1 .
  2. ↑ 12 Taylor , JH; Weisberg, JM Uusi yleisen suhteellisuusteorian testi - Gravitaatiosäteily ja binääripulsari PSR 1913+16  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 1982. - Voi. 253 . - s. 908-920 . - doi : 10.1086/159690 . - .
  3. ↑ Abbott, Benjamin P. Gravitaatioaaltojen havainnointi binaarisen mustan aukon sulautumisesta  // Physical Review Letters  : Journal  . - 2016. - Vol. 116 , nro. 6 . — P. 061102 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.061102 . - . - arXiv : 1602.03837 . — PMID 26918975 .
  4. ↑ Weisberg, JM; Taylor, JH; Fowler, L.A. Gravitaatioaallot kiertävästä pulsarista  // Scientific American  . - Springer Nature , 1981. - lokakuu ( nide 245 ). - s. 74-82 . - doi : 10.1038/scientificamerican1081-74 . - .
  5. ↑ Prof. Martha Haynes Astro 201 Binary Pulsar PSR 1913+16 -verkkosivusto . Haettu 6. heinäkuuta 2020. Arkistoitu alkuperäisestä 8. heinäkuuta 2018.
  6. ↑ Taylor, JH; Weisberg, JM Lisää relativistisen painovoiman kokeellisia testejä käyttämällä binaaripulsaria PSR 1913 + 16  //  The Astrophysical Journal  : Journal. - IOP Publishing , 1989. - Voi. 345 . - s. 434-450 . - doi : 10.1086/167917 . - .

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat