Новости

04.08.2010 00:21

Обнаружен пульсар с прогнозируемыми сбоями во вращении

Сотрудники Пущинской радиоастрономической обсерватории Астрокосмического центра Физического института им. П. Н. Лебедева РАН (ПРАО АКЦ ФИАН) разгадали тайну циклических колебаний в скорости вращения пульсара В1642-03.
Причиной колебаний являются регулярные сбои необычного — медленного — вида, при которых скорость вращения звезды возрастает в течение 500 дней, а затем за несколько лет возвращается в исходное состояние. Удивительные свойства этих сбоев позволяют прогнозировать их дату и амплитуду на любое время вперёд.
«Высокая стабильность периодов повторения импульсов даёт возможность рассматривать пульсары как точно идущие часы, обладающие небольшим внутренним шумом, — рассказывает ведущий научный сотрудник ПРАО АКЦ ФИАН Татьяна Шабанова. — Для выявления малых изменений в периодах вращения мы должны проводить регулярные наблюдения пульсаров в течение многих лет. Наблюдения выполняются на радиотелескопе с большой эффективной площадью — большой сканирующей антенне с использованием многоканального приёмника, специально предназначенного для улавливания импульсного радиоизлучения пульсаров».
Известно о существовании более 1 800 пульсаров с периодами от 1,5 мс до 4,3 с. Скорость вращения всех без исключения пульсаров непрерывно уменьшается со временем из-за того, что часть кинетической энергии вращения нейтронной звезды переходит в электромагнитное излучение (это называется вековым торможением вращения нейтронной звезды). Однако у некоторых пульсаров наблюдаются ещё и случайные, скачкообразные изменения — «сбои», во время которых скорость вращения звезды резко и непредсказуемо увеличивается за несколько минут. Впервые это явление было обнаружено в 1969 году австралийскими астрономами у пульсара В0833-45, находящегося в созвездии Парус в южном полушарии.
Сбои периода — очень редкое событие: они выявлены лишь у 63 пульсаров. Их можно рассматривать как сейсмические явления, которые происходят на нейтронной звезде. Сбои дают уникальный метод для исследования внутренних областей звезды. Для объяснения причины их возникновения была предложена двухкомпонентная модель нейтронной звезды.
«Модель такова, что пульсар состоит из твёрдой коры и внутреннего сверхтекучего компонента, — объясняет г-жа Шабанова. — Первое предположение о причине возникновения сбоев было связано со звездотрясениями — неожиданными разломами коры нейтронной звезды, которые могут возникать несколько раз в течение жизни пульсара. Второе предположение объясняет причину появления сбоев внезапной перестройкой взаимодействия между твёрдой корой и тонким слоем внутреннего сверхтекучего компонента, который расположен сразу под корой и вращается быстрее, чем она».
Предположение о возможности существования сбоев другого типа, с медленным возрастанием скорости вращения звезды, было высказано американским теоретиком Джесси Гринстейном в 1970-х годах. Экспериментальные доказательства существования таких сбоев были получены лишь два десятилетия спустя — группой под руководством Татьяны Шабановой во время многолетних (с 1991 года) наблюдений за пульсаром В1822-09. Они показали, что медленные сбои обычно следуют один за другим и вызывают циклические колебания в скорости вращения звезды. При медленных сбоях скорость вращения сначала увеличивается в течение нескольких сотен дней, а затем спадает до прежнего значения. И так несколько раз.
«С 1995 по 2004 год в скорости вращения пульсара В1822-09 были три необычных (медленных) сбоя, — отмечает Татьяна Шабанова. — «Необычных» — потому что скорость вращения во время сбоя увеличивалась не мгновенно, за минуты, как при нормальных сбоях, а медленно — в течение 200–300 дней».
На этот раз сотрудники ПРАО АКЦ ФИАН обнаружили медленные сбои у другого пульсара — В1642-03. Этот космический объект исследовался астрономами всего мира в течение 40 лет. Ранее предполагалось, что циклический вид сбоев пульсара обусловлен поворотом оси вращения нейтронной звезды. Пущинские астрофизики разгадали тайну этих колебаний: их причиной являются восемь медленных сбоев. Но самое главное в том, что между параметрами этих сбоев учёные выявили две четкие зависимости: модуляцию амплитуд сбоев периодической пилообразной функцией и линейную зависимость между амплитудой произошедшего сбоя и интервалом до следующего.
«Чем больше амплитуда сбоя, — комментирует Татьяна Шабанова, — тем длиннее промежуток времени до следующего сбоя. Самым замечательным свойством было то, что амплитуда сбоев модулировалась пилообразной функцией. Поэтому она изменялась дискретно в строго определённой последовательности, задаваемой пилообразной функцией. А значит, зная амплитуду текущего сбоя, можно предсказать дату и амплитуду всех последующих».
Подтверждение расчётов пущинских астрофизиков может быть получено в 2013 году — когда, по прогнозам, случится следующий, девятый, сбой пульсара В1642-03. Эпоха и амплитуда для этого сбоя также уже предсказаны.

 

http://science.compulenta.ru/551924/