Крабовый пульсар - Crab Pulsar

Крабовый пульсар
Chandra-crab.jpg
Крабовидная туманность, в которой находится Крабовидный пульсар (красная звезда в центре). Изображение объединяет оптические данные из Хаббл (красным) и рентгеновские снимки с Чандра (в синем). НАСА / CXC / ASU / J. Hester et al.[1]
Данные наблюдений
Эпоха J2000Равноденствие J2000
СозвездиеТелец
Прямое восхождение05ч 34м 31.97с
Склонение+22° 00' 52.1"
Видимая величина  (V)16.5
Характеристики
Эволюционный этапНейтронная звезда
U − B индекс цвета−0.45
B − V индекс цвета+0.5
Астрометрия
Правильное движение (μ) РА: −14.7±0.8[2] мас /год
Декабрь: 2.0±0.8[2] мас /год
Расстояние2000[2] ПК
Подробности
Радиус10 км
Яркость0.9 L☉
Температурацентр (смоделирован): ~3×108[3] K,
поверхность: ~ 1,6 × 106 K
Вращение33.5028583 РС[2]
Возраст966 лет
Прочие обозначения
SNR Г184.6-05.8, 2C 481, 3C 144.0, СН 1054А, 4C 21.19, NGC 1952 г., ПКС 0531 + 219, ПСР B0531 + 21, ПСР J0534 + 2200, СМ Тау.
Ссылки на базы данных
SIMBADданные пульсара

В Крабовый пульсар (PSR B0531 + 21) относительно молодой нейтронная звезда. Звезда - центральная звезда в Крабовидная туманность, а остаток из сверхновая звезда SN 1054, который широко наблюдался на Земле в 1054 году.[4][5][6] Обнаруженный в 1968 г. пульсар был первым, кто был связан с остаток сверхновой.[7]

Небо в гамма-лучах глазами Космический гамма-телескоп Ферми, показывает Крабовидный пульсар как один из самых ярких источников гамма-излучения в небе. Также видны Млечный Путь (в центре), другие яркие пульсары и блазар. 3C 454,3.

Крабовидный пульсар - один из очень немногих пульсаров, которые можно оптически идентифицировать. В оптический пульсар имеет диаметр примерно 20 километров (12 миль) и период вращения около 33 миллисекунд, то есть «лучи» пульсара совершают около 30 оборотов в секунду.[3] Истекающий от нейтронной звезды релятивистский ветер порождает синхротронное излучение, который производит основную часть излучения туманности, если смотреть из радиоволны сквозь гамма излучение. Наиболее динамичной особенностью внутренней части туманности является точка, где экваториальный ветер пульсара врезается в окружающую туманность, образуя завершающий шок. Форма и положение этой детали быстро меняются, при этом экваториальный ветер проявляется в виде серии пучков, которые становятся круче, ярче и затем исчезают по мере удаления от пульсара в основное тело туманности. Период вращения пульсара увеличивается на 38наносекунды в день из-за большого количества энергии, уносимой пульсарным ветром.[8]

В Крабовидная туманность часто используется в качестве источника калибровки в Рентгеновская астрономия. Это очень ярко в Рентгеновские лучи, а плотность потока и спектр известны как постоянные, за исключением самого пульсара. Пульсар подает сильный периодический сигнал, который используется для проверки синхронизации детекторов рентгеновского излучения. В рентгеновской астрономии в качестве единиц плотности потока иногда используются «краб» и «милликраб». Милликраб соответствует плотности потока около 2.4×10−11 эрг s−1 см−2 (2.4×10−14 W / м2) в 2–10кэВ Полоса рентгеновских лучей для "крабоподобного" рентгеновского спектра, который является примерно степенным по энергии фотонов: я ~ E−1.1.[нужна цитата ]Очень немногие источники рентгеновского излучения когда-либо превышают яркость одного краба.


История наблюдения

Рентгеновский снимок Крабовидной туманности, сделанный Чандра

К 1939 году Крабовидная туманность была идентифицирована как остаток SN 1054. Затем астрономы начали поиск центральной звезды туманности. Было два кандидата, упоминаемых в литературе как «следующие на север» и «предшествующие югу» звезды. В сентябре 1942 г. Вальтер Бааде исключил "следующую за севером" звезду, но нашел доказательства неубедительности для "предшествующей югу" звезды.[9]Рудольф Минковски, в том же номере Астрофизический журнал как и Бааде, выдвигал спектральные аргументы, утверждая, что «доказательства допускают, но не подтверждают вывод о том, что предшествующая юг звезда является центральной звездой туманности».[10]

В конце 1968 г. Дэвид Х. Сталин и Эдвард К. Райфенштейн III сообщил об открытии двух пульсирующих радиоисточников «около крабовидной туманности, которые могут совпадать с ней» с помощью 300-футового (91 м) Радиоантенна Green Bank.[11] Им были присвоены обозначения NP 0527 и NP 0532. Период и местоположение пульсара в Крабовидной туманности NP 0532 было обнаружено Ричардом Лавлейсом и его сотрудниками 10 ноября 1968 г. Радиообсерватория Аресибо.[12]

Последующее исследование, проведенное ими, в том числе Уильямом Д. Брандейджем, также показало, что источник NP 0532 расположен в Крабовидной туманности.[13] В конце 1968 г. Л. И. Матвеенко сообщил о совпадении радиоисточника с Крабовидной туманностью. Советская астрономия.[14]

Впервые об оптических пульсациях сообщили Кок, Дисней и Тейлор с помощью 36-дюймового (91 см) телескопа Китт-Пик в обсерватории Стюарда Университета Аризоны.[15] Их открытие подтвердили Натер, Уорнер и Макфарлейн.[16]

Джоселин Белл Бернелл, который стал соавтором первого пульсара PSR B1919 + 21 в 1967 году рассказывает, что в конце 1950-х годов женщина наблюдала за источником Крабовидной туманности в телескоп Чикагского университета, который тогда был открыт для публики, и отметила, что он, похоже, мигает. Астроном, с которым она говорила, Эллиот Мур, проигнорировал эффект, поскольку мерцание, несмотря на протест женщины, что как квалифицированный пилот она понимала сцинтилляцию, а это было совсем другое. Белл Бернелл отмечает, что многим людям трудно увидеть частоту 30 Гц оптического пульсара в Крабовидной туманности.[17][18]

Крабовидный пульсар был первым пульсаром, для которого предел замедления была взломана с использованием данных за несколько месяцев LIGO обсерватория. Большинство пульсаров не вращаются с постоянной частотой вращения, но можно наблюдать, как они замедляются с очень низкой скоростью (3,7×10−10 Гц / с в случае краба). Это замедление можно объяснить потерей энергии вращения из-за различных механизмов. Предел замедления - это теоретический верхний предел амплитуды гравитационные волны что пульсар может излучать, если предположить, что все потери энергии преобразуются в гравитационные волны. Гравитационные волны с ожидаемой амплитудой и частотой не наблюдаются (после поправки на ожидаемую Доплеровский сдвиг ) доказывает, что другие механизмы должны нести ответственность за потерю энергии. Отсутствие наблюдения до сих пор не является полностью неожиданным, поскольку физические модели вращательной симметрии пульсаров устанавливают более реалистичный верхний предел амплитуды гравитационных волн на несколько порядков ниже предела вращения вниз. Есть надежда, что с улучшением чувствительности инструментов гравитационных волн и использованием более длинных отрезков данных в будущем будут наблюдаться гравитационные волны, излучаемые пульсарами.[19] Единственный другой пульсар, для которого до сих пор был нарушен предел замедления, - это пульсар. Вела Пульсар.

Замедленная анимация Crab Pulsar, сделанная на 800 нм. длина волны (ближний инфракрасный) с помощью Lucky Imaging камера из Кембриджский университет, показывая яркий пульс и более слабый межимпульс.

В 2019 году Крабовидная туманность и, предположительно, Крабовидный пульсар испускали гамма-лучи с энергией более 100 ТэВ, что сделало его первым идентифицированным источником космические лучи сверхвысокой энергии.[20]

Рекомендации

  1. ^ «Космический фильм раскрывает шокирующие секреты крабового пульсара» (Пресс-релиз). НАСА. 19 сентября 2002 г.
  2. ^ а б c d Каталог ATNF Pulsar база данных Вход. Видеть Манчестер, Р. Н .; и другие. (2005), "Каталог пульсаров Австралийского телескопа", Астрономический журнал, 129 (4): 1993–2006, arXiv:astro-ph / 0412641, Bibcode:2005AJ .... 129.1993M, Дои:10.1086/428488
  3. ^ а б Becker, W .; Aschenbach, B. (1995), "Наблюдения пульсара в Крабовидном телескопом с помощью ROSAT HRI и улучшенный верхний предел температуры для PSR 0531 + 21", в Alpar, M. A .; Kızılolu, Ü .; ван Парадийс, Дж. (ред.), Жизнь нейтронных звезд, Труды Института перспективных исследований НАТО по жизни нейтронных звезд, 450, Kluwer Academic, п. 47, arXiv:Astro-ph / 9503012, Bibcode:1995ASIC..450 ... 47B, ISBN  978-0-7923-324-6-6
  4. ^ Сверхновая 1054 - Создание Крабовидной туманности.
  5. ^ Дуйвендак, Дж. Дж. Л. (1942), "Дальнейшие данные по отождествлению Крабовидной туманности со сверхновой 1054 г. н.э. Часть I. Древние восточные хроники", Публикации Тихоокеанского астрономического общества, 54 (318): 91, Bibcode:1942 ПАСП ... 54 ... 91Д, Дои:10.1086/125409
    Mayall, N.U .; Оорт, Ян Хендрик (1942), "Дальнейшие данные по отождествлению Крабовидной туманности со сверхновой 1054 года н.э. Часть II. Астрономические аспекты", Публикации Тихоокеанского астрономического общества, 54 (318): 95, Bibcode:1942ПАСП ... 54 ... 95М, Дои:10.1086/125410
  6. ^ Brandt, K .; и другие. (1983), "Древние записи и сверхновая в Крабовидной туманности", Обсерватория, 103: 106, Bibcode:1983 Обс ... 103..106Б
  7. ^ Зейлик, Михаил; Грегори, Стивен А. (1998), Вводная астрономия и астрофизика (4-е изд.), Saunders College Publishing, стр. 369, г. ISBN  978-0-03-006228-5
  8. ^ Сверхновые, нейтронные звезды и пульсары.
  9. ^ Бааде, Вальтер (1942), "Крабовидная туманность", Астрофизический журнал, 96: 188, Bibcode:1942ApJ .... 96..188B, Дои:10.1086/144446
  10. ^ Минковский, Рудольф (1942), «Крабовидная туманность», Астрофизический журнал, 96: 199, Bibcode:1942ApJ .... 96..199M, Дои:10.1086/144447
  11. ^ Сталин, Дэвид Х .; Райфенштейн, III, Эдвард К. (1968), "Пульсирующие радиоисточники около Крабовидной туманности", Наука, 162 (3861): 1481–3, Bibcode:1968Sci ... 162.1481S, Дои:10.1126 / science.162.3861.1481, JSTOR  1725616, PMID  17739779, S2CID  38023534
  12. ^ IAU Circ. № 2113, 1968 г..
  13. ^ Reifenstein, III, Edward C .; Сталин, Дэвид Х .; Брандейдж, Уильям Д. (1969), "Пульсар Крабовидной туманности NPO527", Письма с физическими проверками, 22 (7): 311, Bibcode:1969ПхРвЛ..22..311Р, Дои:10.1103 / PhysRevLett.22.311
  14. ^ Матвеенко, Л. И. (1968), "Положение источника малого углового размера в Крабовидной туманности", Советская астрономия, 12: 552, Bibcode:1968Сва .... 12..552М
  15. ^ Cocke, W. J .; Дисней, М .; Тейлор, Д. Дж. (1969), "Открытие оптических сигналов от Pulsar NP 0532", Природа, 221 (5180): 525, Bibcode:1969Натура.221..525C, Дои:10.1038 / 221525a0, S2CID  4296580
  16. ^ Nather, R.E .; Warner, B .; Макфарлейн, М. (1969), "Оптические пульсации в пульсаре Крабовидной туманности", Природа, 221 (5180): 527, Bibcode:1969Натура.221..527Н, Дои:10.1038 / 221527a0, S2CID  4295264
  17. ^ Брамфил (2007), «ВВС получили раннее предупреждение о пульсарах», Природа, 448 (7157): 974–975, Bibcode:2007Натура.448..974Б, Дои:10.1038 / 448974a, PMID  17728726
  18. ^ "Beautiful Minds: Джоселин Белл Бернелл", документальный фильм BBC, транслировавшийся 7 апреля 2010 года.
  19. ^ Научное сотрудничество LIGO; Abbott, B .; Abbott, R .; Adhikari, R .; Ajith, P .; Allen, B .; Allen, G .; Amin, R .; Андерсон, С. Б.; Андерсон, В.Г .; Араин; Araya, M .; Armandula, H .; Броня, П .; Aso, Y .; Aston, S .; Aufmuth, P .; Aulbert, C .; Бабак, С .; Ballmer, S .; Бантилан; Barish, B.C .; Barker, C .; Barker, D .; Barr, B .; Barriga, P .; Barton, M. A .; Бастаррика, М .; Bayer, K .; и другие. (2008), «Преодоление предела замедленного вращения на излучение гравитационных волн пульсара в Крабовидной косе», Astrophys. Дж., 683 (1): L45 – L50, arXiv:0805.4758, Bibcode:2008ApJ ... 683L..45A, Дои:10.1086/591526
    И опечатка в Astrophys. Дж., 706 (1): L203 – L204, 2009 г., arXiv:0805.4758, Bibcode:2009ApJ ... 706L.203A, Дои:10.1088 / 0004-637X / 706/1 / L203CS1 maint: журнал без названия (связь)
  20. ^ Аменомори, М. (13 июня 2019 г.). «Первое обнаружение фотонов с энергией выше 100 ТэВ от астрофизического источника». Phys. Rev. Lett. 123 (5): 051101. arXiv:1906.05521. Bibcode:2019PhRvL.123e1101A. Дои:10.1103 / PhysRevLett.123.051101. PMID  31491288. S2CID  189762075. Получено 8 июля 2019.