Dobbelt pulsar

En binær pulsar  er en pulsar , der har en anden komponent , ofte en neutronstjerne eller hvid dværg . I mindst ét ​​tilfælde ( PSR J0737-3039 ) er den anden komponent også en pulsar. Binære pulsarer er et af flere objekter, der gør det muligt for fysikere at teste konklusionerne af den generelle relativitetsteori på grund af de stærke gravitationsfelter i nærheden af ​​sådanne objekter. Selvom et ledsagende pulsarobjekt normalt er svært eller umuligt at observere direkte, kan dets tilstedeværelse bestemmes ved at studere timingen af  ​​pulserne , hvilket er muligt med høj nøjagtighed ved hjælp af radioteleskoper .

Historie

Den første dobbeltpulsar, PSR B1913+16 , blev opdaget i 1974 ved Arecibo Observatory af Joseph Haughton Taylor og Russell Alan Hulse , som modtog Nobelprisen i fysik i 1993. Da Hulse observerede den åbne pulsar PSR B1913 + 16, bemærkede han, at pulsationsfrekvensen ændrer sig i overensstemmelse med et bestemt mønster. Det blev konkluderet, at pulsaren roterer meget tæt og med høj hastighed omkring en anden stjerne, pulsationsperioden ændres i henhold til Doppler-effekten : når pulsaren nærmer sig observatøren, observeres pulser oftere, når pulsaren bevæger sig væk, antallet af pulser optaget over samme tidsrum vil være mindre. Impulserne kan opfattes som et urs tikkende; en ændring i tick-frekvens indikerer en ændring i pulsarens hastighed i forhold til observatøren. Hulse og Taylor fastslog også, at stjernerne har nogenlunde lige store masser ved at observere svingninger i momentum, hvilket førte til det antydede, at den anden komponent også er en neutronstjerne. Impulserne observeres med en nøjagtighed på 15 μs . [en]

Studiet af den binære pulsar PSR B1913+16 har ført til den første nøjagtige bestemmelse af massen af ​​neutronstjerner ved hjælp af egenskaberne ved relativistisk tidsudvidelse. [2] Når to legemer er tæt på hinanden, øges gravitationsfeltet, tiden går langsommere, og tidsintervallet mellem to impulser øges. Når pulsaren bevæger sig i et svagere felt, øges pulsfrekvensen.

Indtil opdagelsen af ​​gravitationsbølger og LIGO- undersøgelserne [3] var binære pulsarer de eneste objekter, hvorfra videnskabsmænd kunne påvise eksistensen af ​​gravitationsbølger ; den generelle relativitetsteori forudsagde, at to neutronstjerner ville udsende gravitationsbølger, når de bevægede sig rundt om et fælles massecenter, hvilket resulterede i et fald i orbital energi, en konvergens af stjerner og et fald i omløbsperiode. En 10-parameter model inklusive information om Kepler-baner, korrektioner til Kepler-baner (f.eks. periapsis-hastighed, gravitationel rødforskydning , omløbsperiodevariation, relativistisk tidsudvidelse ) er tilstrækkelig til at repræsentere en pulsars egenskaber over tid. [4] [5]

Målinger af faldet i orbitalenergien i PSR B1913+16 -systemet svarede næsten perfekt til forudsigelserne i Einsteins teori. Relativitetsteorien forudsiger, at kredsløbsenergien gradvist omdannes til energien fra gravitationsstråling. Dataene om omløbsperioden for PSR B1913+16 opnået af Taylor, J. M. Weisberg ( eng.  Joel M. Weisberg ) og kolleger bekræfter konklusionerne af teorien; i 1982 [2] og senere [1] [6] bekræftede videnskabsmænd eksistensen af ​​en forskel i det observerede tidsinterval mellem de to minima sammenlignet med det forventede tidspunkt, hvor afstanden mellem komponenterne er konstant. I et årti efter opdagelsen var systemets omløbsperiode faldende med 76 milliontedele af et sekund om året. Efterfølgende observationer bekræftede denne konklusion.

Effekter

Nogle gange øges den anden komponent af en binær pulsar i størrelse så meget, at noget af stoffet falder på pulsaren. Den faldende gas opvarmes, hvilket kan producere røntgenstråler. Stofstrømmen fører ofte til dannelsen af ​​en tilvækstskive .

Pulsarer skaber også en vind af partikler, der bevæger sig med relativistiske hastigheder, som i tilfælde af en binær pulsar kan deformere og ødelægge magnetosfæren af ​​systemets komponenter.

Noter

  1. ↑ 1 2 Weisberg, JM; Dejligt, DJ; Taylor, JH Timingmålinger af den relativistiske binære pulsar PSR B1913+16  //  The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 2010. - Vol. 722 . - S. 1030-1034 . - doi : 10.1088/0004-637X/722/2/1030 . - . - arXiv : 1011.0718v1 .
  2. ↑ 12 Taylor , JH; Weisberg, JM En ny test af generel relativitetsteori - Gravitationsstråling og den binære pulsar PSR 1913+16  //  The Astrophysical Journal  : journal. - IOP Publishing , 1982. - Vol. 253 . - S. 908-920 . - doi : 10.1086/159690 . - .
  3. ↑ Abbott, Benjamin P. Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger  // Physical Review Letters  : journal  . - 2016. - Bd. 116 , nr. 6 . — P. 061102 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.116.061102 . - . - arXiv : 1602.03837 . — PMID 26918975 .
  4. ↑ Weisberg, JM; Taylor, JH; Fowler, L.A. Gravitationsbølger fra en kredsende pulsar  // Scientific American  . - Springer Nature , 1981. - Oktober ( vol. 245 ). - S. 74-82 . - doi : 10.1038/scientificamerican1081-74 . - .
  5. ↑ Prof. Martha Haynes Astro 201 Binary Pulsar PSR 1913+16 Hjemmeside . Hentet 6. juli 2020. Arkiveret fra originalen 8. juli 2018.
  6. ↑ Taylor, JH; Weisberg, JM Yderligere eksperimentelle test af relativistisk tyngdekraft ved hjælp af den binære pulsar PSR 1913 + 16  //  The Astrophysical Journal  : tidsskrift. - IOP Publishing , 1989. - Vol. 345 . - S. 434-450 . - doi : 10.1086/167917 . - .

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier