Миллисекундный пульсар - Millisecond pulsar

А миллисекундный пульсар (MSP) это пульсар с периодом вращения меньше примерно 10 миллисекунды. Миллисекундные пульсары были обнаружены в радио, рентгеновский снимок, и гамма-луч части электромагнитный спектр. Ведущая теория происхождения миллисекундных пульсаров состоит в том, что они старые, быстро вращающиеся. нейтронные звезды которые были созданы или переработаны нарастание вещества от звезды-компаньона в тесной двойной системе.[1][2] По этой причине миллисекундные пульсары иногда называют переработанные пульсары.

Считается, что миллисекундные пульсары связаны с маломассивная рентгеновская двойная система системы. Считается, что рентгеновские лучи в этих системах испускаются аккреционный диск из нейтронная звезда образуется внешними слоями звезды-компаньона, вышедшей за пределы своей Лобе Роша. Передача угловой момент от этого события аккреции теоретически может увеличить скорость вращения пульсара до сотен раз в секунду, как это наблюдается у миллисекундных пульсаров.

Однако недавно появились доказательства того, что стандартная эволюционная модель не может объяснить эволюцию всех миллисекундных пульсаров, особенно молодых миллисекундных пульсаров с относительно высокими магнитными полями, например PSR B1937 + 21. Бюлент Кизилтан и С. Э. Торсетт показали, что разные миллисекундные пульсары должны образовываться по крайней мере двумя различными процессами.[3] Но природа другого процесса остается загадкой.[4]

Звездная группировка Терзан 5

Многие миллисекундные пульсары находятся в шаровые скопления. Это согласуется с теорией их образования со спином вверх, поскольку чрезвычайно высокая звездная плотность этих скоплений подразумевает гораздо более высокую вероятность того, что пульсар имеет (или захватит) гигантскую звезду-компаньон. В настоящее время известно около 130 миллисекундных пульсаров в шаровых скоплениях.[5] Шаровое скопление Терзан 5 один содержит 37 из них, за которыми следуют 47 Тукан с 22 и M28 и M15 с 8 пульсарами каждый.

Миллисекундные пульсары, рассчитанные с высокой точностью, обладают стабильностью, сравнимой с атомные часы -основанные стандарты времени при усреднении за десятилетия.[6][7] Это также делает их очень чувствительными зондами окружающей среды. Например, все, что находится на орбите вокруг них, вызывает периодические Доплеровские сдвиги во время прибытия их импульсов на Землю, которые затем могут быть проанализированы, чтобы выявить присутствие спутника и, при наличии достаточного количества данных, обеспечить точные измерения орбиты и массы объекта. Этот метод настолько чувствителен, что даже такие маленькие объекты, как астероиды, можно обнаружить, если они окажутся на орбите миллисекундного пульсара. Первый подтвержденный экзопланеты, обнаруженные за несколько лет до первых обнаружений экзопланет вокруг «нормальных» звезд, похожих на Солнце, были обнаружены на орбите миллисекундного пульсара, PSR B1257 + 12. Эти планеты долгие годы оставались единственными объектами земной массы, известными за пределами Солнечная система. Один из них, ПСР В1257 + 12 Д, имеет еще меньшую массу, сравнимую с массой нашей Луны, и до сих пор остается самым мелким объектом, известным за пределами Солнечной системы.[8]

Пределы скорости вращения пульсара

Первый миллисекундный пульсар, PSR B1937 + 21, был открыт в 1982 г. Спонсор и другие.[9] Вращаясь примерно 641 раз в секунду, он остается вторым по скорости вращения миллисекундным пульсаром из примерно 200 открытых.[10] Pulsar PSR J1748-2446ad Открытый в 2005 году, по состоянию на 2012 год является самым быстро вращающимся из известных пульсаров, вращающимся 716 раз в секунду.[11][12]

Современные теории структуры и эволюции нейтронных звезд предсказывают, что пульсары распадутся на части, если они будут вращаться со скоростью c. 1500 оборотов в секунду и более,[13][14] и что со скоростью более 1000 оборотов в секунду они будут терять энергию на гравитационное излучение быстрее, чем их ускорит процесс аккреции.[15]

Однако в начале 2007 г. данные Rossi X-ray Timing Explorer и ИНТЕГРАЛ космический корабль обнаружил нейтронную звезду XTE J1739-285 вращается с частотой 1122 Гц.[16] Результат не является статистически значимым, с уровнем значимости всего 3 сигма. Таким образом, хотя это интересный кандидат для дальнейших наблюдений, текущие результаты неубедительны. Тем не менее, считается, что гравитационное излучение играет роль в замедлении скорости вращения. Кроме того, один Рентгеновский пульсар вращается со скоростью 599 оборотов в секунду, IGR J00291 + 5934, является основным кандидатом для обнаружения таких волн в будущем (большинство таких рентгеновских пульсаров вращаются только со скоростью около 300 оборотов в секунду).

Рекомендации

  1. ^ Бхаттачарья и ван ден Хеувел (1991), "Образование и эволюция двойных и миллисекундных радиопульсаров", Отчеты по физике 203, 1
  2. ^ Таурис и ван ден Хеувел (2006), "Образование и эволюция компактных звездных источников рентгеновского излучения", В кн .: Компактные звездные рентгеновские источники. Отредактированный Вальтером Левином и Михилем ван дер Клисом. Cambridge Astrophysics Series, p.623-665, DOI: 10.2277 / 0521826594
  3. ^ Кызылтан, Бюлент; Торсетт, С. Э. (2009). "Ограничения на эволюцию пульсаров: совместное распределение период-спин-вниз миллисекундных пульсаров". Письма в астрофизический журнал. 693 (2): L109 – L112. arXiv:0902.0604. Bibcode:2009ApJ ... 693L.109K. Дои:10.1088 / 0004-637X / 693/2 / L109. S2CID  2156395.
  4. ^ Naeye, Роберт (2009). «Удивительная сокровищница гамма-пульсаров». Небо и телескоп.
  5. ^ Фрейре, Пауло. «Пульсары в шаровых скоплениях». Обсерватория Аресибо. Получено 2007-01-18.
  6. ^ Matsakis, D. N .; Taylor, J. H .; Юбэнкс, Т. М. (1997). «Статистика для описания стабильности пульсаров и часов» (PDF). Астрономия и астрофизика. 326: 924–928. Bibcode:1997 A&A ... 326..924M. Получено 2010-04-03.
  7. ^ Хартнетт, Джон Дж .; Луитен, Андре Н. (07.01.2011). «Коллоквиум: Сравнение астрофизических и земных стандартов частоты». Обзоры современной физики. 83 (1): 1–9. arXiv:1004.0115. Дои:10.1103 / revmodphys.83.1. ISSN  0034-6861. S2CID  118396798.
  8. ^ Расио, Фредерик (2011). «Открытие планеты около пульсаров». Наука.
  9. ^ Бэкер, Д. С .; Kulkarni, S. R .; Heiles, C .; Дэвис, М. М .; Госс, В. М. (1982), "Миллисекундный пульсар", Природа, 300 (5893): 615–618, Bibcode:1982Натура. 300..615Б, Дои:10.1038 / 300615a0, S2CID  4247734
  10. ^ «База данных ATNF Pulsar». Получено 2009-05-17.
  11. ^ Хессельс, Джейсон; Рэнсом, Скотт М .; Лестница, Ингрид Х .; Freire, Paulo C.C .; Каспи, Виктория М.; Камило, Фернандо (2006). «Радиопульсар, вращающийся на частоте 716 Гц». Наука. 311 (5769): 1901–1904. arXiv:astro-ph / 0601337. Bibcode:2006Научный ... 311.1901H. Дои:10.1126 / science.1123430. PMID  16410486. S2CID  14945340.
  12. ^ Наей, Роберт (13 января 2006 г.). "Вращающийся пульсар бьет рекорд". Небо и телескоп. Архивировано из оригинал на 2007-12-29. Получено 2008-01-18.
  13. ^ Cook, G. B .; Shapiro, S.L .; Теукольский, С. А. (1994). «Переработка пульсаров в миллисекундные периоды в общей теории относительности». Письма в астрофизический журнал. 423: 117–120. Bibcode:1994ApJ ... 423L.117C. Дои:10.1086/187250.
  14. ^ Haensel, P .; Lasota, J. P .; Здуник, Дж. Л. (1999). «О минимальном периоде равномерно вращающихся нейтронных звезд». Астрономия и астрофизика. 344: 151–153. Bibcode:1999A & A ... 344..151H.
  15. ^ Chakrabarty, D .; Morgan, E.H .; Muno, M. P .; Galloway, D. K .; Wijnands, R .; van der Klis, M .; Маркуардт, К. Б. (2003). «Миллисекундные пульсары на атомной энергии и максимальная частота вращения нейтронных звезд». Природа. 424 (6944): 42–44. arXiv:Astro-ph / 0307029. Bibcode:2003Натура 424 ... 42С. Дои:10.1038 / природа01732. PMID  12840751. S2CID  1938122.
  16. ^ Кизилтан, Бюлент; Торсетт, Стивен Э. (19 февраля 2007 г.). «Интегральные точки на самую быстро вращающуюся нейтронную звезду». Космический полет сейчас. Европейское космическое агентство. arXiv:0902.0604. Bibcode:2009ApJ ... 693L.109K. Дои:10.1088 / 0004-637X / 693/2 / L109. S2CID  2156395. Получено 2007-02-20.

внешняя ссылка