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EIN Pulsar ist eine schnelle Drehung Neutronenstern Das elektromagnetische Strahlung Sendungen. Diese Strahlung wird auf der Erde in Form von schnellen Pulsen beobachtet. Der Name stand ursprünglich für pulsierende Radioquelle (pulsating rAudio quelle). Pulsare gehören zur gleichen Klasse von Himmelskörpern wie Magnetare; Der Hauptunterschied ist die Stärke des Magnetfelds.
Ihre große Regelmäßigkeit macht sie nützlich als astronomisch Uhren. Sie nähern sich manchmal der Genauigkeit von Atomuhren, die genaue Messungen der Umlaufbahn des Pulsars ermöglicht. Der Erste Exoplanet wurde im Orbit um einen Pulsar entdeckt. Das Hoch Dichte verursacht einen extrem starken Schwere und damit eine Krümmung des Zeit Raum. Beobachtungen des Orbitalzerfalls des DoppelpulsarPSR B1913 16 konnte die Existenz der Gravitationswellen Das Albert Einstein vorhergesagt.
Entdeckung
Der erste bekannte Pulsar (PSR B1919 21) wurde im August entdeckt 1967 von Schüler Jocelyn Bell und ihr Mentor Antony Hewish in Beobachtungen zu a Frequenz von 81,5 MHz (Wellenlänge 368 cm) mit dem Interplanetares Szintillationsarray von dem Mullard Radio Astronomy Observatory Biene Cambridge. PSR B1919 21 hatte eine Pulszeit von 1,337 Sekunden.[1][2] Sie schlossen aus, dass das Signal von der Erde kam, weil es nicht auf dasselbe zurückkam Position zum Himmel nach genau 24 Stunden, aber nach a but siderischer Tag.[3] Sie nannten zunächst das dafür verantwortliche Objekt LGM (Kleine grüne Männer) weil es einem Funkfeuer ähnelte, das von Außerirdischen benutzt wurde. Kurz nach der Entdeckung war die Quelle des Signals Thomas Gold und Fred Hoyle als schnell rotierender Neutronenstern identifiziert.
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Seit der Entdeckung dieses Pulsars wurden auch viel schneller pulsierende Neutronensterne beobachtet, soweit die Millisekundenbereich. Außerdem haben einige Pulsare eine Struktur in den Pulsen, die eine viel höhere Frequenz (Nanosekunden) hat; diese Teile müssen von Teilen auf der Oberfläche des Neutronensterns emittiert werden, die nicht größer als 60 Zentimeter sind. Diese Strukturen sind bei weitem das kleinste Detail, das jemals außerhalb des Sonnensystems gesehen wurde.
Im März 2018 waren 2636 Pulsare bekannt.[4]
Ursprung eines Pulsars
Ein Pulsar ist die Endstufe eines Sterns mit einer Masse von etwa 10 Sonnenmassen. Die Bildung eines Pulsars ist das Ergebnis einer Typ II, Typ Ia oder Typ Ib Supernova. Wenn der Star alle Wasserstoff im Kern durch eine Reihe anderer Elemente schließlich zu Eisen verschmolzen, braucht der Stern Energie, um weiterzumachen zusammenführen (statt Energie zu erzeugen). Es hydrostatisches Gleichgewicht des Sterns verliert sein Gleichgewicht und der Stern implodiert unter seinem eigenen Schwere. Aufgrund des enormen Drucks Protonen und Elektronen der zu fusionierten Eisenatome Neutronen. Aufgrund der großen Menge freigesetzt potenzielle Energie die äußeren Schichten des Sterns werden mit einer großen Explosion ins Universum geblasen. Dadurch verliert der Stern einen Großteil seiner Masse. Wenn der Stern während seiner Lebensdauer einen kleinen Drehimpuls hatte, erhöht das Schrumpfen des Sterns die Rotationsgeschwindigkeit aufgrund der Erhaltung von . stark Drehimpuls. Auch der Magnetfeld des Sterns bleibt erhalten, wird aber durch das Schrumpfen des Sterns stark verstärkt. Unter dem Einfluss dieses rotierenden Magnetfeldes wird ein elektrisches Feld erzeugt, das geladene Teilchen an den Magnetpolen beschleunigt. Dies führt dazu, dass der Stern an den Polen zwei ist elektromagnetisch strahlt Jetstreams aus.
Anatomie eines Pulsars
Ein Pulsar ist ein schnell rotierender, hochmagnetischer Neutronenstern, der an beiden Magnetpolen einen elektromagnetischen Jetstream aussendet. Ein Pulsar hat typischerweise einen Radius von 10 km und eine Masse zwischen 1,4 und 3 Sonnenmassen.
Interne Struktur
Ein Neutronenstern besteht nicht ausschließlich aus Neutronen, aber er besteht zum größten Teil aus Neutronen, außerdem aus Elektronen, Ionen, Protonen und schwereren Atomkernen und noch unbekannten Aggregatzuständen. Es hat eine durchschnittliche Dichte von 6,7 1017 kg/m²3, größer als die eines Atomkerns (2,7 1017kg/m²3). Ein Neutronenstern ist jedoch keine homogene Kugel, sondern hat eine Schichtstruktur. Die äußere, feste Schicht aus Eisenkernen und entarteten Elektronen hat eine Dichte von 109 kg/m²3. Darunter befindet sich ein flüssiges Inneres, das nach innen dichter wird. Bei einer Dichte von 4 1014 kg/m²3 die Protonen und Elektronen verbinden sich zu Neutronen. Der Großteil des Neutronensterns besteht zu 95% aus einer Mischung superfluid Neutronen und 5% supraleitend Elektronen und Protonen, bei einer Dichte von 2 1017 kg/m²3. Es gibt noch keine eindeutige Theorie über die Natur des Sternkerns.
Magnetosphäre
Jeder Pulsar ist umgeben von a Atmosphäre des Plasmas, das vollständig vom sehr starken Magnetfeld des Pulsars dominiert wird. Das Magnetfeld kann Stärken zwischen 10 . erreichen4 und 1011Tesla. Diese Kombination aus Plasma und Magnetfeld wird als „Magnetosphäre“ bezeichnet. Die Magnetosphäre rotiert zusammen mit dem Pulsar, der eine Rotationsdauer von wenigen Sekunden bis zu einigen Millisekunden haben kann. Dadurch kann die Magnetosphäre Geschwindigkeiten erreichen, die sich der Lichtgeschwindigkeit nähern. Da die Magnetosphäre de Lichtgeschwindigkeit kann nicht überschreiten, a zylindrisch Grenze um die Rotationsachse. Dies grenzt an den Bereich, in dem die Magnetosphäre noch mit dem Neutronenstern rotieren kann. Dies ist außerhalb dieser nicht möglich, da dies im Widerspruch zu den spezielle Relativitätstheorie. Diese Grenze wird Lichtzylinder genannt. Die magnetischen Feldlinien, die sich innerhalb des Lichtzylinders schließen, werden geschlossene Feldlinien genannt, diejenigen, die sich nicht schließen, werden offene Feldlinien genannt. Dieses schnell rotierende Magnetfeld erzeugt ein elektrisches Feld, das die geladenen Elektronen und Protonen an den Magnetpolen beschleunigt. Diese Partikel verursachen die elektromagnetischen Jet-Ströme an den Polen.
Einen Pulsar beobachten
Der Leuchtturmeffekt
Ein Pulsar kann auf der Erde als eine Reihe elektromagnetischer Pulse mit einer sehr stabilen Periode zwischen 1,4 Millisekunden und 8,5 Sekunden beobachtet werden. Diese Impulse kommen von den elektromagnetischen Jetstreams, die mit dem magnetische Pole werden ausgestrahlt. Diese Magnetpole befinden sich auf der Nord- und Südseite der Magnetachse. Pulsare haben, wie die meisten Himmelsobjekte, auch eine Rotationsachse. Da beide Achsen nicht in einer Linie liegen, gehen die magnetischen Pole, von denen die Strahlung kommt, wie ein Leuchtturm umher. Zeigt einer der Pole in Richtung Erde, nehmen wir die Strahlung als Puls wahr, mit der gleichen Periode wie der Rotationsdauer des Neutronensterns. Dies wird auch als Leuchtturmeffekt bezeichnet. Individuell sehen diese Pulse sehr unterschiedlich aus und variieren auch in der Stärke (Intensität), aber durch Addition der Intensität einer großen Anzahl von Pulsen - dies ist durchaus möglich, da die Pulse gleich lang sind - entsteht ein sogenanntes "Pulsprofil". entsteht, das für jeden Pulsar einzigartig ist. Dieser Additionsprozess wird auch als "Falten" bezeichnet. Das Pulsprofil eines Pulsars sagt viel über die physikalischen Prozesse aus, die in und um den Pulsar herum stattfinden.
Die Rotationsperiode von Pulsaren nimmt langsam zu.[5] Als Ergebnis wurden keine Pulsare gefunden, die älter als etwa 10 Millionen Jahre sind.
Die elektromagnetischen Jet-Ströme
Der Mechanismus hinter den elektromagnetischen Strahlströmen besteht darin, dass Elektronen und Protonen an den Magnetpolen durch die elektrisches Feld des Pulsars. Dieses elektrische Feld ist das Ergebnis der schnell rotierenden Magnetfeld des Pulsars. Die beschleunigten geladenen Teilchen bewegen sich durch das Magnetfeld und emittieren dabei Photonen genug Energie enthalten, um sich in ein Elektron-Positron-Paar aufzuspalten. Diese beiden Teilchen haben jeweils die Hälfte des Originals Energie des Photons. Elektron und Positron können wiederum Photonen emittieren oder mit ihren Antiteilchenvernichten zu einem neuen Photon. Auf diese Weise folgt innerhalb der Magnetosphäre eine Kettenreaktion, bei der immer mehr Photonen mit immer geringerer Energie gebildet werden. Der genaue Verlauf dieser Kettenreaktion bestimmt maßgeblich die Eigenschaften der auf der Erde beobachteten Strahlung.
Quellen, Anmerkungen und/oder Verweise
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