Природа та структура

Пульсаром називають нейтронну зірку, що обертається навколо власної осі, випромінюючи потоки електромагнітного випромінювання з магнітних полюсів. Оскільки магнітна вісь не збігається з віссю обертання, ці пучки випромінювання ніби «обертаються» у просторі, і коли вони спрямовані на Землю, спостерігач бачить короткий спалах — імпульс.

Надзвичайна густина пульсарів робить їхнім середовищем майже повністю нейтронним. У таких зірках гравітаційне поле настільки сильне, що швидкість втечі з поверхні сягає половини швидкості світла. Їхнє магнітне поле у трильйони разів перевищує земне, створюючи умови для потужного синхротронного випромінювання.

Види та швидкість обертання

Не всі пульсари однакові. Їхні періоди обертання можуть різнитися від кількох секунд до тисячних часток секунди. Так звані мілісекундні пульсари — справжні рекордсмени: вони обертаються сотні разів на секунду. Вважається, що така швидкість виникає через «підживлення» матеріалом від зорі-компаньйона, який переносить до нейтронної зірки частину свого обертального моменту.

Пульсари як космічні лабораторії

Їхня надзвичайна стабільність дозволяє досліджувати ефекти загальної теорії відносності. Саме спостереження за подвійним пульсаром PSR 1913+16 дало перше експериментальне підтвердження існування гравітаційних хвиль — явища, яке Ейнштейн передбачив ще у 1916 році. За це відкриття Джозеф Тейлор і Рассел Халс отримали Нобелівську премію з фізики у 1993 році.

Випромінювання

Деякі з них, зокрема Крабоподібний пульсар і пульсар Вела, випромінюють не лише радіохвилі, а й рентгенівське та гамма-випромінювання. Їхня колосальна енергія обертання перетворюється на світло і високоенергетичне випромінювання.

Окремий клас становлять магнетари — пульсари з магнітним полем понад 10¹⁵ гаус. Вони випромінюють потужні спалахи рентгенівських і гамма-променів, що перевищують сонячну енергію в мільярди разів.

Сьогодні відомо понад дві тисячі пульсарів, і кожен із них — природна лабораторія для вивчення крайніх станів матерії, гравітації та магнетизму.

Данило Ігнатенко

The post Пульсари — космічні маяки Всесвіту first appeared on Wake Up Media — наука, історія, мистецтво, психологія.

Що таке стала Хаббла?

Стала Хаббла, названа на честь астронома Едвіна Хаббла, є коефіцієнтом у лінійному рівнянні, що пов’язує швидкість галактики з її відстанню від спостерігача:

швидкість = H₀ × відстань

Тут H₀ — це й є стала Хаббла, що вимірюється в кілометрах за секунду на мегапарсек (км/с/Мпк). Один мегапарсек — це близько 3,26 мільйона світлових років.

Еволюція чисельного значення H₀

Коли Хаббл вперше опублікував свої результати у 1929 році, він оцінив сталу як 500 км/с/Мпк — значно завищене значення через обмежену точність тогочасних вимірювань. Упродовж наступних десятиліть ця оцінка зазнала суттєвих корекцій. До 1960-х років наукове співтовариство розділилося на два табори: одні вважали правильним значенням 100 км/с/Мпк, інші — 50 км/с/Мпк.

Вирішення цієї суперечки стало одним із головних завдань космічного телескопа Хаббл (HST), запущеного в 1990 році. У 2001 році команда астрономів, використовуючи HST, опублікувала результат: 72 км/с/Мпк. Здавалося, що нарешті досягнуто консенсусу.

Напруженість Хаббла

Проте вже у 2010-х роках стало очевидно, що справа далеко не завершена. Незалежні вимірювання сталої Хаббла за допомогою спостереження космічного мікрохвильового фону (КМФ) — відлуння Великого вибуху — дали інше значення: близько 68 км/с/Мпк. Водночас «локальні» методи (тобто вимірювання відстаней і швидкостей ближчих галактик) продовжують давати результати в діапазоні 71–73 км/с/Мпк.

Ця розбіжність отримала назву «напруженість Хаббла». Вона не зникає навіть за покращення точності вимірювань і врахування різних джерел похибки. І хоча різниця здається невеликою, її наслідки мають фундаментальне значення. Вона може свідчити про недоліки сучасної космологічної моделі або навіть натякати на нову фізику — наприклад, змінні властивості темної енергії або існування нових частинок.

Можливі пояснення розбіжностей

Існує кілька гіпотез, які намагаються пояснити «напруженість Хаббла»:

Систематичні похибки в одному або обох методах вимірювання.

Недосконалість стандартної моделі ΛCDM, яка описує сучасний Всесвіт.

Вплив нових фізичних процесів, як-от ранні епохи розширення Всесвіту, що не враховуються сучасними теоріями.

Дослідники намагаються розв’язати цю проблему, використовуючи нові незалежні методи вимірювання: спостереження гравітаційних хвиль, аналіз наднових типу Ia, дослідження галактичних кластерів та космічних обсерваторій нового покоління.

Парадоксально, але що точніше ми вимірюємо сталу Хаббла, то глибші питання постають. Чи стане «напруженість Хаббла» провісником нової епохи в космології? Чи навпаки — ми просто ще не врахували якусь тонку деталь? Відповідь може змінити наше розуміння Всесвіту в найглибшому сенсі.

Данило Ігнатенко

The post Як швидко розширюється Всесвіт? first appeared on Wake Up Media — наука, історія, мистецтво, психологія.