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 квазар?

Квазар (скорочення від квазізоряне радіоджерело) — це надзвичайно яскравий астрономічний об’єкт, розташований у центрі далекої галактики, який випромінює величезну кількість енергії завдяки процесу акреції матерії на надмасивну чорну діру. Матерія, що падає на чорну діру, спіралізується в акреційний диск, нагріваючись до мільйонів градусів і випромінюючи інтенсивне світло в різних діапазонах — від радіохвиль до рентгенівського випромінювання.

Ці об’єкти настільки яскраві, що можуть затьмарювати всі зірки галактики, в якій вони розташовані, і залишатися видимими навіть на відстані мільярдів світлових років.

Відкриття: зоря, яка виявилася не зорею

У 1950-х роках перші радіоогляди неба виявили об’єкти, які виглядали як звичайні зірки, проте мали потужне радіовипромінювання. Найяскравіший з них — 3C 273 — став об’єктом глибокого інтересу. У 1963 році астроном Мартен Шмідт проаналізував його спектр і виявив червоне зміщення, що свідчило про віддаленість на понад два мільярди світлових років. Це означало, що 3C 273 світиться приблизно в 100 разів яскравіше, ніж будь-яка інша галактика, відома на той час. Таким чином, новий клас об’єктів був відкритий: квазари.

Фізичні характеристики квазарів

Однією з найбільших загадок була їхня компактність: їхня яскравість змінювалася впродовж кількох днів, що свідчило про дуже малі розміри — не більші за Сонячну систему. Водночас їхня світність перевершувала світність трильйонів зірок. Це здавалося парадоксальним, доки не було запропоновано модель гравітаційної акреції на надмасивну чорну діру.

У цьому механізмі матерія, що падає на чорну діру, перетворює гравітаційну енергію на випромінювання з ефективністю, що значно перевищує ядерні реакції в зірках. Така модель була незалежно запропонована радянськими астрономами Яковом Зельдовичем і Ігорем Новіковим, а також Едвіном Солпітером.

Дискусії і остаточне визнання

Деякі астрономи не одразу погодились із тим, що квазари знаходяться на таких величезних відстанях. Альтернативні гіпотези (наприклад, локальні джерела з незвичайними властивостями) були запропоновані, але не витримали критики. Лише в 1980-х роках стало зрозуміло, що квазари розміщені в ядрах далеких галактик, що підтверджувалося спостереженням слабких зоряних гало навколо них. Таким чином, червоне зміщення дійсно відображало космологічну відстань.

Квазари та активні ядра галактик

До 1965 року було встановлено, що квазари є лише верхівкою айсберга ширшого класу об’єктів — активних ядер галактик. Серед них:

• Сейфертівська галактика — ближчі й менш яскраві об’єкти;
• Квазізоряні об’єкти (QSO) — квазари без сильного радіовипромінювання;
• Блазари — джерела з направленим прямо на нас струменем (джетом) частинок, що рухаються зі швидкістю, близькою до світлової.

Усі ці об’єкти, попри відмінності, мають спільну суть: надмасивну чорну діру в центрі, що активно поглинає матерію.

Сучасне значення та дослідження

Квазари стали незамінними маяками далекого Всесвіту, що дозволяють вивчати:

• Структуру Всесвіту на великих масштабах;
• Формування та еволюцію галактик;
• Фізику чорних дір;
• Міжгалактичне середовище, через яке проходить світло від квазарів.

Квазари — це своєрідні «чорні скриньки» епох раннього Всесвіту, які містять інформацію про те, як утворювались перші галактики та як розгорталася космічна історія.

Данило Ігнатенко

The post Квазари: вогні на краю Всесвіту first appeared on Wake Up Media — наука, історія, мистецтво, психологія.