Пульсары. Нейтронные звёзды. Белые карлики. Квазары.
Пульсары были открыты в июне 1967 г. Джоселин Белл, аспирантом Э. Хьюиша. За этот выдающийся результат Хьюиш получил в 1974 году нобелевскую премию. Результаты наблюдений несколько месяцев хранились в тайне, а первому открытому пульсару присвоили имя LGM-1 (сокр. от Little Green Men — маленькие зелёные человечки). Такое название было связано с предположением, что эти строго периодические импульсы радиоизлучения имеют искусственное происхождение. Однако эта теория не подтвердилась.
Пульсар, представляет собой нейтронную звезду. Она испускает узконаправленные потоки излучения. В результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени — так образуются импульсы пульсара.
Нейтро нная звезда — астрономический объект, являющийся одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоящий из нейтронной сердцевины и сравнительно тонкой (∼ 1 км) коры вырожденного вещества, содержащей тяжёлые атомные ядра. Масса нейтронной звезды практически такая же, как и у Солнца, но радиус составляет около 10 км. Поэтому средняя плотность вещества такой звезды в несколько раз превышает плотность атомного. Считается, что нейтронные звезды рождаются во время вспышек сверхновых.
Электромагнитные волны На поверхности нейтронной звезды, где давление не столь велико как в центре, нейтроны могут опять распадаться на протоны и электроны. Сильное магнитное поле разгоняет электроны до скоростей, близких к скорости света, и выбрасывает их в околозвёздное пространство. Заряженные частицы движутся только вдоль магнитных силовых линий, поэтому электроны покидают звезду именно от её магнитных полюсов, где силовые линии выходят наружу. Перемещаясь вдоль силовых линий, электроны испускают излучение в направлении своего движения. Это излучение представляет собой два узких пучка электромагнитных волн.
Во внешнем слое нейтронной звезды происходят и другие необычные явления. Там, где плотность вещества ещё недостаточно велика для разрушения ядер, они могут образовывать кристаллическую структуру. И звезда покрывается жёсткой коркой, подобной земной коре, но только в невообразимое число раз плотнее. При замедлении вращения пульсара в этой твердой корке создаются напряжения. После того, как они достигнут определенной величины, корка начинает раскалываться. Это явление называется звездотрясением по аналогии с земными тектоническими процессами
На 2008 год уже известно около 1790 радиопульсаров (по данным каталога ATNF). Ближайшие из них расположены на расстоянии около 390 световых лет от Солнца.
Несколько похоже проявляют себя "новые" звезды - звёзды, светимость которых внезапно увеличивается в несколько тысяч раз. Все новые звёзды являются тесными двойными системами, состоящими из белого карлика и звезды-компаньона. В таких системах происходит перетекание вещества внешних слоев звезды-компаньона на белый карлик, перетекающее вещество образует вокруг белого карлика аккреционный диск. Газ, попадающий на белый карлик на 90% состоит из водорода. По мере накопления газа он начинает нагреваться и в какой-то момент в этом газе начинают идти термоядерные реакции. Из-за особенностей взаимодействия двух звезд скорость термоядерной реакции быстро увеличивается, а с ней растет и температура. В результате этого формируется ударная волны выбрасывающая остатки водорода в космос. Вскоре после вспышки начинается новый цикл аккреции на белый карлик и накопления водородного слоя и, через некоторое время, определяемое темпами аккреции и свойствами белого карлика, вспышка повторяется. Интервал между вспышками составляет от десятков до тысяч лет.
Белый карлик Жизнь звезды заканчивается огромным взрывом. В результате этого взрыва часть массы звезды стремится к центру под действием гравитационного сжатия, а другая часть разлетается в пространстве. Само явление называется взрыв сверхновой. Этот взрыв сопровождается столь мощным излучением, что некогда тусклую звезду становится иногда видно даже днем на небе. Судьба же центральной части звезды полностью зависит от её исходной массы. Подавляющее большинство звёзд (масса которых менее 12 солнечных масс), заканчивают эволюцию, сжимаясь до тех пор, пока давление вырожденных электронов не уравновесит гравитацию. Такой объект называется белым карликом. Его размер в сотни раз меньше размеров Солнца, а плотность в миллионы раз больше плотности воды. Белый карлик уже почти не излучает видимого света и потому становится невидимым. Температура белого карлика колеблется от тысячи до нескольких десяткой тысяч градусов. Первый белый карлик был обнаружен в 1862 году. Это был спутник Сириуса - Сириус В. Всего в нашей галактике около 6% таких звезд.
Квазар – тип объектов вселенной, которые отличаются достаточно высокой светимостью и таким малым угловым размером, что на протяжении нескольких лет после обнаружения их не получалось отличить от «точечных источников» – звёзд.
Квазары являются удивительными и загадочными внегалактическими объектами; судя по всему, это самые сильные источники энергии в космосе. Впервые квазар был обнаружен астрономом Маартен Шмидтом, во время своей работы в обсерватории Маунт - Паломар, 5 августа 1962 года. На данный момент найдено более 10 000 тыс. квазаров.
Первоначальное определение Кроме современного определения, существовало ещё и первоначальное: «Квазар — класс небесных объектов, которые в оптическом диапазоне похожи на звезду, но имеют сильное радиоизлучение и чрезвычайно малые угловые размеры (меньше 10″)» Первоначальное определение сложилось, когда были открыты первые квазары и их изучение только началось. Это определение в целом верно, однако со временем были открыты радиоспокойные квазары, не создающие сильного радиоизлучения; по состоянию на 2004 год, таковыми являются порядка 90 % известных квазаров.
Расстояние q Если полагать, что колоссальная скорость с которой движутся квазары связана с космологическим расширением Вселенной, в котором на данный момент практически никто не сомневается, то, исходя из закона Хаббла, они располагаются на громадном расстоянии от Млечного пути. Расстояние на котором находятся самые далекие квазары составляет примерно 10 млрд. св. лет; они удаляются Красное смещение. Самое удивительное свойство от нас со скоростью, квазаров – значительное смещение линий в их спектрах у красного конца, означающее, согласно практически равной скорости закону Доплера, что квазары удаляются от нас с света колоссальной скоростью.
Яркость. Квазары – весьма слабые космические объекты: среди не обнаружено ни одного ярче 12 -й звездной величины. Невооруженным глазом их невозможно увидеть, для их наблюдения необходимы крупные телескопы. И это не связано с тем, что квазары излучают мало света, это происходит из-за того что они находятся на значительном расстоянии. В реальности средний квазар светит на порядок, или даже два, сильнее крупной галактики, включающей в себя многие миллиарды звезд. Энергии обычного квазара хватило бы на то, чтобы снабжать всю Землю электроэнергией на протяжении нескольких миллиардов лет. А часть известных квазаров излучают энергии в 60 тыс. раз больше
Состав В большинстве случаев излучение квазаров является настолько сильным, что затмевает собой галактику в которой и находится сам квазар. Кроме оптического, инфракрасного, ультрафиолетового и рентгеновского излучения они выбрасывают потоки быстрых элементарных частиц – космических лучей, которые, перемещаясь в магнитных полях, образуют радиоизлучение квазара. Потоки этих лучей в основном покидают квазар в виде двух струй бьющих в двух разных направлениях, создавая два "радиооблака" на противоположных сторонах квазара.
Источник энергии Эта теория, хотя и не единственная, но наиболее известна в настоящее время. Согласно ей квазар получает свою энергию за счёт гравитационного поля массивной черной дыры. Благодаря своему притяжению черная дыра разрушает пролетающие мимо звезды а, возможно, и целые галактики. Появившийся при этом процессе газ формируется в диск, окружающий черную дыру и со временем стягивается к ней. Из-за сжатия и быстрого вращения центральной части диска, он разогревается и даёт достаточно мощное излучение. Вещество диска отчасти «впитывается» черной дырой, увеличивая при этом ее массу, и частично покидает квазар в виде узко направленных потоков газа и космических лучей.
Скачать презентацию Пульсары Нейтронные звёзды Белые карлики Квазары
Пульсары, Квазары.pptx