Пульсар в Крабовидной туманности ( PSR B0531+21 или звезда Бааде ) — сравнительно молодая нейтронная звезда . Звезда является центральной звездой в Крабовидной туманности , остатке сверхновой SN 1054 , которая широко наблюдалась на Земле в 1054 году. [8] [9] [10] Открытый в 1968 году, пульсар был первым, связанным с остатком сверхновой . [11]
Пульсар в Крабовидной впадине — один из немногих пульсаров , идентифицированных оптически. Оптический пульсар имеет диаметр около 20 километров (12 миль) и период вращения около 33 миллисекунд , то есть «лучи» пульсара совершают около 30 оборотов в секунду. [6] Исходящий релятивистский ветер из нейтронной звезды генерирует синхротронное излучение , которое производит большую часть излучения туманности , видимого от радиоволн до гамма-лучей . Наиболее динамичной особенностью во внутренней части туманности является точка, где экваториальный ветер пульсара врезается в окружающую туманность, образуя конечную ударную волну . Форма и положение этой особенности быстро меняются, при этом экваториальный ветер выглядит как серия похожих на пучки деталей, которые становятся круче, ярче, а затем затухают по мере удаления от пульсара в основное тело туманности. Период вращения пульсара увеличивается на 38 наносекунд в день из-за большого количества энергии, уносимой ветром пульсара. [12]
Крабовидная туманность часто используется в качестве калибровочного источника в рентгеновской астрономии . Она очень яркая в рентгеновских лучах , а плотность потока и спектр , как известно, постоянны, за исключением самого пульсара. Пульсар обеспечивает сильный периодический сигнал, который используется для проверки синхронизации рентгеновских детекторов. В рентгеновской астрономии «краб» и «милликраб» иногда используются в качестве единиц плотности потока. Милликраб соответствует плотности потока около2,4 × 10−11 эрг с −1 см − 2 (2,4 × 10−14 Вт/м2 ) в рентгеновском диапазоне 2–10 кэВ для «крабоподобного» рентгеновского спектра, который примерно соответствует степенному закону по энергии фотонов: I ~ E −1,1 . [ необходима ссылка ] Очень немногие источники рентгеновского излучения когда-либо превосходят яркость одного краба.
Импульсное излучение до 1,5 ТэВ было обнаружено у пульсара в Крабовидной туманности. [13] Единственный другой известный пульсар с излучением в этом диапазоне энергий — это пульсар Вела с энергией 20 ТэВ. [14]
Крабовидная туманность была идентифицирована как остаток SN 1054 к 1939 году. Затем астрономы искали центральную звезду туманности . Было два кандидата, упоминаемые в литературе как «северная следующая» и «южная предшествующая» звезды. В сентябре 1942 года Вальтер Бааде исключил «северную следующую» звезду, но нашел доказательства неубедительными для «южной предшествующей» звезды. [15] Рудольф Минковский в том же выпуске The Astrophysical Journal , что и Бааде, выдвинул спектральные аргументы, утверждая, что «доказательства допускают, но не доказывают вывод о том, что южная предшествующая звезда является центральной звездой туманности». [16]
В конце 1968 года Дэвид Х. Стаэлин и Эдвард К. Рейфенштейн III сообщили об открытии двух быстро меняющихся радиоисточников «вблизи Крабовидной туманности, которые могли бы совпадать с ней» с помощью 300-футовой (91 м) радиоантенны Грин-Бэнк . [17] Им были даны обозначения NP 0527 и NP 0532. Период в 33 миллисекунды и местоположение пульсара Крабовидной туманности NP 0532 были обнаружены Ричардом В. Э. Лавлейсом и его коллегами 10 ноября 1968 года в Радиообсерватории Аресибо . [18] [19] Открытие пульсара с таким коротким периодом доказало, что пульсары являются вращающимися нейтронными звездами (а не пульсирующими белыми карликами, как предполагали многие ученые). Вскоре после открытия Крабовидного пульсара Дэвид Ричардс обнаружил (используя телескоп Аресибо), что он замедляет вращение и, следовательно, теряет энергию вращения. Томас Голд показал, что мощность замедления вращения пульсара достаточна для питания Крабовидной туманности.
Последующее исследование, проведенное ими, включая Уильяма Д. Брэндеджа, также обнаружило, что источник NP 0532 расположен в Крабовидной туманности. [20] О радиоисточнике, совпадающем с Крабовидной туманностью, также сообщал Л.И. Матвеенко в конце 1968 года в «Советской астрономии» . [21]
Оптические пульсации были впервые зарегистрированы Коком, Диснеем и Тейлором с помощью 36-дюймового (91 см) телескопа на горе Китт-Пик обсерватории Стюарда Аризонского университета. [22] Это наблюдение сопровождалось аудиозаписью импульсов, и эта запись также содержала голоса Джона Кока, Майкла Диснея и Боба МакКалистера (ночного помощника) во время открытия. [23] Их открытие было подтверждено Натером , Уорнером и Макфарлейном. [24]
Джоселин Белл Бернелл , которая была одним из первооткрывателей первого пульсара PSR B1919+21 в 1967 году, рассказывает, что в конце 1950-х годов женщина наблюдала за источником Крабовидной туманности в телескоп Чикагского университета, тогда открытый для публики, и заметила, что он, казалось, вспыхивает. Астроном, с которым она говорила, Эллиот Мур, проигнорировал эффект как мерцание , несмотря на протесты женщины, что как квалифицированный пилот она понимает мерцание, и это было что-то другое. Белл Бернелл отмечает, что частота 30 Гц оптического пульсара Крабовидной туманности трудна для многих людей. [25] [26]
В 2007 году сообщалось, что Чарльз Шизлер обнаружил небесный источник радиоизлучения в 1967 году в месте расположения Крабовидной туманности, используя радиолокационную систему ВВС США на Аляске , разработанную как система раннего оповещения для обнаружения межконтинентальных баллистических ракет. Позднее Шизлер понял, что этот источник — Крабовидный пульсар, после того как появились новости о первых открытиях пульсара Беллом Бернеллом. [25] Однако об обнаружении Шизлера не сообщалось публично в течение четырех десятилетий из-за секретного характера радиолокационных наблюдений. [27]
Пульсар в Крабовидной галактике был первым пульсаром , для которого был преодолен предел замедления вращения с использованием данных обсерватории LIGO за несколько месяцев . Большинство пульсаров не вращаются с постоянной частотой вращения, но можно наблюдать, как они замедляются с очень низкой скоростью (3,7 × 10−10 Гц/с в случае Краба). Это замедление вращения можно объяснить потерей энергии вращения из-за различных механизмов. Предел замедления вращения является теоретическим верхним пределом амплитуды гравитационных волн , которые может испускать пульсар, предполагая, что все потери энергии преобразуются в гравитационные волны . Отсутствие гравитационных волн, наблюдаемых при ожидаемой амплитуде и частоте (после коррекции ожидаемого доплеровского сдвига ), доказывает, что за потерю энергии должны быть ответственны другие механизмы. Отсутствие наблюдения до сих пор не является полностью неожиданным, поскольку физические модели вращательной симметрии пульсаров устанавливают более реалистичный верхний предел амплитуды гравитационных волн на несколько порядков ниже предела замедления вращения. Есть надежда, что с улучшением чувствительности инструментов гравитационных волн и использованием более длинных участков данных гравитационные волны, испускаемые пульсарами, будут наблюдаться в будущем . [28] Единственный другой пульсар, для которого предел замедления вращения был нарушен до сих пор, — это пульсар Вела .
В 2019 году было обнаружено, что Крабовидная туманность и, предположительно, Крабовидный пульсар испускают гамма-лучи с энергией свыше 100 ТэВ , что делает ее первым идентифицированным источником космических лучей сверхвысокой энергии . [29]
В 2023 году для проведения точной астрометрии с использованием гигантского радиоимпульса пульсара в Крабовидной туманности была использована сверхдлиннобазовая интерферометрия (VLBI), что позволило измерить точное расстояние до пульсара в Крабовидной туманности. [5]
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь ){{citation}}: CS1 maint: безымянное периодическое издание ( ссылка )
