0 просмотренных постов скрыто
Быстрее!
Разгоняемые до предела: как работают миллисекундные пульсары
Представьте объект с массой в полтора-два Солнца и диаметром около 20–25 километров, который делает полный оборот вокруг своей оси не за несколько секунд, а сотни раз в секунду. Точка на его экваторе вращается со скоростью до 20% от скорости света — это около 60 000 километров в секунду! Любой обычный объект при такой скорости вращения моментально разлетелся бы под действием колоссальной центробежной силы, но гигантская гравитация нейтронной звезды удерживает её от разрушения.
Если обычный пульсар — это размеренный космический метроном, то миллисекундный пульсар (MSP) — это настоящий турбогенератор, работающий на грани физических возможностей материи.
Как обычный пульсар получает «второе дыхание»?
Обычные пульсары постепенно теряют энергию вращения и со временем перестают быть активными радиопульсарами. Но часть нейтронных звезд получает возможность раскрутиться снова и буквально обмануть старость.
Секрет их невероятной скорости — аккреция (перетекание вещества) в двойной звездной системе. Этот процесс астрономы называют «рециклингом» или повторным запуском.
Пульсар "поедает" звезду-донора.
Необходимые условия:
Соседство: Нейтронная звезда находится в двойной системе с обычной звездой.
Перетекание массы: Когда звезда-сосед эволюционирует и расширяется, пульсар своей чудовищной гравитацией начинает перетягивать на себя её вещество через внутреннюю точку Лагранжа.
Раскрутка: Падающий газ образует аккреционный диск вокруг нейтронной звезды. Вещество на внутренней кромке диска вращается с огромной скоростью и, выпадая на поверхность, передаёт свой угловой момент пульсару. Этот процесс может длиться десятки или сотни миллионов лет и постепенно «заводит» заглохший механизм заново.
Физика экстремальных условий
После раскрутки миллисекундный пульсар становится гораздо быстрее и стабильнее своего «родителя».
Период вращения P=1,4–30 миллисекунд
Магнитное поле B=10^8 – 10^9 Гаусс (на несколько порядков слабее обычного пульсара)
Возраст 10^9 – 10^10 лет (миллиарды лет)
Почему они не замедляются так же быстро, как обычные пульсары? Дело в магнитном поле. Пульсар тормозится не трением о межзвёздную среду, а за счёт магнитодипольного излучения и уноса энергии пульсарным ветром. Поскольку мощность этих потерь пропорциональна квадрату магнитного поля, ослабленное в процессе аккреции поле 10^8 Гс означает, что звезда теряет энергию вращения ничтожно мало. Она может стабильно «тикать» миллиарды лет.
Самые точные часы во Вселенной
Благодаря колоссальному запасу кинетической энергии и слабому торможению стабильность вращения миллисекундных пульсаров сопоставима с лучшими атомными стандартами времени.
Но даже у таких рекордсменов есть свои физические пределы:
Паучьи системы: Иногда раскрученный пульсар генерирует настолько мощный ветер из частиц и жесткого излучения, что начинает буквально испарять звезду-донора, которая его когда-то раскрутила. Такие системы называют «Чёрными вдовами».
Предел вращения: Существует теоретический предел (около 1000–1500 об/сек), выше которого центробежные силы разорвут нейтронную звезду. Однако реальный потолок, вероятно, ещё ниже: на высоких скоростях возникают неустойчивости (r-моды) и излучение гравитационных волн, которые сбрасывают избыток вращения. Самый быстрый известный пульсар на сегодня — PSR J1748−2446ad (716 оборотов в секунду).
Зачем они астрономам?
Миллисекундные пульсары — важнейший инструмент фундаментальной физики:
Галактический детектор гравитационных волн: Поскольку их сигналы идут с рекордной точностью, малейшие сдвиги во времени их прихода позволяют фиксировать низкочастотные гравитационные волны от слияния сверхмассивных чёрных дыр по всей Вселенной (проекты Pulsar Timing Array).
Первые подтвержденные экзопланеты: Самые первые достоверно подтвержденные экзопланеты в истории науки открыли в 1992 году именно у миллисекундного пульсара PSR B1257+12 — планеты выдали себя микроскопическими регулярными смещениями периода вращения звезды.
Изучение сверхплотной материи: Измеряя массы миллисекундных пульсаров, набравших вещество от соседей (некоторые весят более двух солнечных масс), ученые выясняют уравнение состояния материи при плотностях, превышающих ядерную.
Что будет, если PSR J0437−4715 окажется в 10 световых годах от Земли?
Возьмём реальный миллисекундный пульсар PSR J0437−4715 и мысленно перенесём его с нынешних примерно 500 световых лет на расстояние всего 10 световых лет.
Это очень быстрый пульсар: он делает около 174 оборотов в секунду, его период составляет 5,76 миллисекунды, магнитное поле — около 10^8 Гс, а возраст оценивается примерно в 1,6 млрд лет.
Радиоизлучение
Наиболее впечатляющим стало бы именно радиоизлучение. Сейчас средняя плотность потока PSR J0437−4715 на частоте около 1,4 ГГц составляет примерно 150 мЯн. Если перенести его на 10 световых лет, поток увеличится обратно пропорционально квадрату расстояния — примерно в 2600 раз.
Получится около 400 Ян.
Для сравнения, это чрезвычайно яркий радиоисточник по астрономическим меркам. Каждые 5,76 миллисекунды Землю пересекал бы очередной импульс, если геометрия пучка позволяет нам видеть пульсар.
Для радиоастрономии такой объект стал бы настоящим кошмаром: его пришлось бы учитывать практически во всех наблюдениях в соответствующем направлении и диапазоне частот. Но это не означает, что он автоматически заглушил бы всю земную радиосвязь. Воздействие на конкретный приёмник зависит от его рабочей частоты, полосы пропускания, диаграммы направленности антенны и отношения полезного сигнала к шуму.
Рентгеновское и гамма-излучение
PSR J0437−4715 гораздо менее энергетичен, чем молодые пульсары вроде Крабовидного. Его мощность потерь вращательной энергии составляет примерно 10^34 эрг/с.
Даже на расстоянии 10 световых лет поток высокоэнергетического излучения оставался бы небольшим по сравнению с солнечным потоком энергии.
Однако говорить, что излучение «вообще не будет воздействовать на атмосферу», неправильно: рентгеновские и гамма-фотоны будут ионизировать верхние слои атмосферы. Просто для пульсара такой мощности на таком расстоянии это не выглядит сценарием глобального разрушения озонового слоя или угрозы жизни на поверхности.
Пульсарный ветер
Энергия, которую пульсар теряет при торможении вращения, уходит не только в электромагнитное излучение. Значительная её часть связана с магнитосферой и релятивистским потоком частиц.
Даже если для грубой оценки считать, что вся мощность 10^34 эрг/с равномерно распространяется во все стороны, на расстоянии 10 световых лет получится поток порядка 10^(-8) Вт/м^2.
Это соответствует давлению порядка 10^(-17) Па — примерно в сто миллионов раз меньше типичного динамического давления солнечного ветра у Земли.
Поэтому магнитосфера Земли практически не заметила бы пульсарного ветра.
Гравитация
С точки зрения Солнечной системы PSR J0437−4715 был бы просто дополнительным объектом с массой примерно 1,4 солнечной.
На расстоянии 10 световых лет его притяжение было бы ничтожным для планет. Но на самых внешних объектах облака Оорта эффект уже мог бы быть заметным: за миллионы лет такая звезда способна постепенно менять орбиты части далёких кометных тел.
Это не означало бы немедленного «кометного ливня», но сделало бы пульсар одним из заметных внешних гравитационных возмущателей Солнечной системы.
Итог
PSR J0437−4715 на расстоянии 10 световых лет не представлял бы серьёзной угрозы для жизни на Земле.
Гравитационное воздействие на планеты было бы пренебрежимо малым, пульсарный ветер — намного слабее солнечного, а рентгеновское и гамма-излучение не имело бы энергетики, достаточной для глобальной катастрофы.
Зато в радиодиапазоне это был бы совершенно необычный сосед: источник с потоком порядка 400 Ян и 174 импульсами в секунду. Для радиоастрономии такой пульсар стал бы одним из самых ярких и удобных объектов для изучения во всей окрестности Солнца.
Именно поэтому для человека он был бы скорее фантастически интересной природной лабораторией, чем космической угрозой.
Показать полностью
1
Держи ритм
Часы размером с город: как работают обычные радиопульсары.
Представьте объект с массой, сопоставимой с массой Солнца, сжатый в шар диаметром всего несколько десятков километров. Один кубический сантиметр такого вещества на Земле весил бы сотни миллионов тонн (как целая гора!), а гравитация на его поверхности в сотни миллиардов раз превышает земную. Это нейтронная звезда.
Но если вращающаяся нейтронная звезда обладает активной магнитосферой и испускает направленное радиоизлучение, а его луч пересекает Землю, мы наблюдаем её как радиопульсар, маяк Вселенной.
Эффект космического маяка
Главная особенность радиопульсара — строгая периодичность. Когда мы принимаем его сигнал на Земле, он выглядит как серия ритмичных радиоимпульсов: тик... тик... тик...
Почему он пульсирует? На самом деле пульсар не мигает. Его радиоизлучение формируется в магнитосфере и направлено в относительно узкие пучки, связанные с областями вокруг магнитных полюсов.
Пульсар в представлении нейросети: видно, что оси вращения и излучения не совпадают.
Необходимые условия для пульсара.
1 Вращение: Звезда крутится вокруг своей оси со скоростью от десятка оборотов в секунду до одного оборота в 3–4 секунды.
2 Несовпадение осей: Магнитная ось звезды наклонена под углом к оси её вращения (как и на Земле, но в гораздо более экстремальной форме).
3 Импульс: При каждом обороте радиолуч чертит в пространстве окружность. Когда Земля оказывается на пути этого луча, радиотелескоп регистрирует вспышку.
Физика экстремальных условий
Обычные радиопульсары — это молодые и средневозрастные одиночные нейтронные звёзды (от нескольких тысяч до сотен миллионов лет; например, знаменитому пульсару в Крабовидной туманности всего около 1000 лет). Чтобы механизм пульсара работал, необходимы три компонента:
Период вращения: как правило P=0,1 – 4 секунды.
Магнитное поле: B=10^11– 10^13 Гаусс. Для сравнения: поле Земли — ~0,5 Гс, а типичный больничный МРТ-томограф — ~15 000–30 000 Гс.
Магнитосфера, заполненная электрон-позитронной плазмой, ускоряет частицы почти до скорости света.
Релятивистская плазма движется вдоль искривлённых магнитных линий. Точный механизм возникновения чрезвычайно яркого когерентного радиоизлучения до конца не установлен, но его формирование связано с процессами в этой релятивистской плазме и геометрией магнитосферы.
Почему маяк неизбежно угасает?
Пульсар не вечен. Излучая радиоволны и разгоняя плазму вокруг себя, он постепенно теряет энергию вращения.
Замедление: Период вращения пульсара медленно, но неуклонно увеличивается. Для обычного пульсара прибавка составляет примерно 1 миллисекунду за 100 000 лет.
Линия смерти (Death Line): Рано или поздно звезда замедляется настолько (обычно при периоде больше 3–5 секунд), что напряженности электрического поля над полюсами уже не хватает для рождения новых электрон-позитронных пар. Магнитосфера перестаёт эффективно поддерживать условия для радиоизлучения, радиолуч гаснет, и пульсар переходит на «кладбище нейтронных звёзд».
Зачем они астрономам?
Сегодня в нашей Галактике открыто более 3500 радиопульсаров. Для современной физики они служат природными лабораториями, условия в которых невозможно воссоздать ни на одном земном коллайдере:
1 Проверка теории относительности: Высокая стабильность вращения некоторых пульсаров, особенно в двойных системах, позволяет с исключительной точностью проверять общую теорию относительности.
2 Изучение межзвёздной среды: Проходя через газ и пыль, радиолуч пульсара задерживается и рассеивается. Это позволяет «просвечивать» нашу Галактику и составлять карты её плазмы.
Обычные радиопульсары — это фундаментальный базис всей нейтронной астрофизики. Именно от них астрономы отталкиваются, когда изучают более редких «сородичей»: раскрученные соседями миллисекундные пульсары, мощные магнетары или затаившиеся радиопризраки RRAT.
Что будет, если пульсар появится в 10 световых годах от Земли?
Для конкретного примера возьмём PSR B0656+14 — обычный одиночный радиопульсар среднего возраста. Он вращается с периодом 0,385 секунды, обладает магнитным полем около 10^12 Гс и теряет энергию вращения со скоростью примерно 10^34 эрг/с.
Сегодня этот пульсар находится примерно в 940 световых годах от нас. Перенесём такой же объект на расстояние всего 10 световых лет.
1 Гравитация
Несмотря на массу порядка солнечной, на таком расстоянии пульсар не окажет заметного влияния на орбиты Земли и других планет. Никаких приливных катастроф или нарушений в Солнечной системе не произойдёт.
2. Пульсарный ветер
На расстоянии 10 световых лет поток энергии от пульсарного ветра составил бы порядка 10^(-8) Вт/м², а его давление — около 10^(-16) Па.
Для сравнения: давление солнечного ветра у Земли обычно составляет порядка 10^(-9) Па. То есть воздействие пульсара было бы примерно в 10 миллионов раз слабее солнечного. Магнитосфера Земли практически не заметила бы такого соседа.
3 Рентгеновское и гамма-излучение
В гамма-диапазоне поток от аналога PSR B0656+14 на расстоянии 10 световых лет составил бы примерно 10^(-7) Вт/м² — примерно в миллиард раз меньше солнечного потока энергии у Земли.
Высокоэнергетическое излучение нельзя напрямую сравнивать с солнечным светом: гамма-лучи эффективно ионизируют верхние слои атмосферы. Однако для пульсара такой мощности и на таком расстоянии его поток всё равно слишком мал, чтобы ожидать серьёзного разрушения озонового слоя или угрозы биосфере.
4 Радиоизлучение
Вот здесь эффект был бы действительно впечатляющим. Поскольку пульсар оказался бы почти в 100 раз ближе чем в реальности, его наблюдаемая яркость выросла бы примерно в 9 тысяч раз.
Каждые 0,385 секунды Землю пересекал бы чрезвычайно яркий радиоимпульс. Широкополосный импульс пульсара мог бы попадать в рабочие диапазоны земных и космических систем связи. Однако его влияние зависело бы от мощности сигнала именно в конкретной полосе, характеристик антенны и чувствительности приёмника. Для радиоастрономии такой объект стал бы чрезвычайно ярким источником и мог бы создавать серьёзные помехи, но глобального „выключения“ всей радиосвязи ожидать не следует.
Итог: пульсар уровня PSR B0656+14 на расстоянии 10 световых лет не стал бы угрозой для жизни на Земле. Он не нарушил бы орбиту планеты, его ветер был бы намного слабее солнечного, а высокоэнергетического излучения недостаточно для глобальной катастрофы. Главным последствием стало бы появление невероятно яркого и близкого объекта для радио-, рентгеновской и гамма-астрономии.
Показать полностью
1
Свежачок с переднего края: что интересного появилось на arXiv за эту неделю
Дайджест свежих препринтов по физике. В этом выпуске: как сдвинуть вакуумный резонатор без толкания, о чём молчат данные LIGO, почему чёрные дыры "звенят" на квантовый лад, и можно ли увидеть отдельный гравитон в лаборатории.
Команда из МФТИ, НИТУ МИСИС, Dukhov Research Institute of Automatics (VNIIA) · 12 июня 2026
Российские физики придумали хитрый способ избавиться от "отдачи" в оптомеханике. Обычно, когда свет толкает зеркало в резонаторе, зеркало толкает свет обратно - это и есть back-action, мешающий точным измерениям. Авторы нашли конфигурацию, где этот эффект отсутствует в принципе, зато появляется полезная разница в интенсивности боковых полос. Это шаг к более чувствительным квантовым сенсорам.
А. В. Борисов, А. П. Ефремов, Т. В. Обыденникова (МГУ) · 13 июня 2026
Аксионы - кандидаты в тёмную материю и решение сильной CP-проблемы. В этой работе теоретики из МГУ впервые аккуратно вывели "неминимальное" взаимодействие аксиона с электромагнитным полем, которое раньше либо игнорировали, либо считали пренебрежимо слабым. Оказалось, в сильных магнитных полях (вроде нейтронных звёзд) его вклад может быть заметен. Это важно для интерпретации астрофизических поисков аксионов.
К. А. Бронников (ВНИИМС, РУДН), С.-В. Ким · 12 июня 2026
Классик физики кротовых нор Кирилл Бронников снова радует. В новой работе он исследует устойчивость проходимых кротовых нор - тех самых тоннелей в пространстве-времени. Выводы, как всегда у Бронникова, аккуратные и осторожные: некоторые классы нор могут быть стабильны, но требуют экзотической материи в очень специфической конфигурации.
Search for Anomalous Excesses in the Lambda Hyperon Magnetic Moment Using the Relativistic Heavy Ion Collider (hep-ex) · 13 июня 2026
Коллаборация на RHIC искала аномалии в магнитном моменте Lambda-гиперона - странного "брата" нейтрона. Если бы нашлись отклонения от предсказаний Стандартной модели, это могло бы указывать на новую физику. Но увы - всё чисто. Аномалий не обнаружено. Зато установлены самые жёсткие на сегодня экспериментальные ограничения.
Ф. Я. Халили (МГУ) · 12 июня 2026
Фарит Халили - гуру квантовой оптомеханики, и его работы всегда на переднем крае. Здесь он разбирает параметрическую нестабильность в детекторах гравитационных волн - эффект, который может ограничивать их чувствительность. Предложен асимптотический анализ, который позволяет точнее предсказывать, когда и как эта нестабильность "включается". Важно для будущих детекторов вроде Einstein Telescope.
Why LIGO hasn't detected continuous gravitational waves yet: possible reasons (astro-ph.HE) · 12 июня 2026
А эта работа отвечает на вопрос, который мучает многих: почему LIGO до сих пор не поймал "непрерывные" гравитационные волны от вращающихся нейтронных звёзд. Авторы предлагают систематический обзор возможных причин - от астрофизических (звёзды просто не такие гладкие, как мы думали) до инструментальных. Хорошая "инвентаризация" для планирования будущих поисков.
P. A. Cano, S. Murk · 13 июня 2026
Одна из самых горячих тем в квантовой гравитации: могут ли чёрные дыры иметь "квантовые волосы" - то есть сохранять информацию о том, что в них упало, в виде квантовых чисел. Авторы строят конкретную модель таких "волос" и показывают, как они могут разрешить информационный парадокс без нарушения основных принципов. Работа на стыке теории струн и физики чёрных дыр.
Detecting single graviton signals with quantum sensing (quant-ph) · 13 июня 2026
Амбициозная работа: авторы предлагают схему, как поймать один-единственный гравитон с помощью квантовых сенсоров. Идея безумно сложная, но математически проработанная. Если когда-нибудь заработает - это будет самое прямое доказательство квантовой природы гравитации.
A comparative study of radio surveys for pulsar search (astro-ph.HE) · 11 июня 2026
Авторы сравнили несколько крупных радиопросмотров неба (FAST, ASKAP, MeerKAT, GBNCC) с точки зрения эффективности поиска новых пульсаров. Получилась полезная "инструкция" для наблюдателей: какой инструмент лучше подходит для поиска каких типов нейтронных звёзд.
Understanding the origin of matter: challenges and opportunities (hep-ph) · 12 июня 2026
Обзорная статья о происхождении барионной асимметрии Вселенной - почему материи оказалось чуть больше, чем антиматерии. Авторы честно перечисляют текущие проблемы и намечают, какие эксперименты (включая будущий FCC) могли бы пролить свет на эту загадку.
Показать полностью
Ретроспектива: Как аспирантка открыла пульсары, а Нобелевскую премию отдали её руководителю
Иногда величайшие открытия в науке начинаются с того, что кто-то замечает "грязь" на данных и не ленится в неё вглядеться. Именно так случилось с Джоселин Белл - аспиранткой, которая в 1967 году разглядела на лентах самописца странный сигнал и в итоге изменила астрофизику навсегда. Но когда через семь лет за это открытие давали Нобелевскую премию, фамилии Белл в списке лауреатов не оказалось.
Кусочек грязи на ленте самописца
Всё началось в Кембридже, где профессор Энтони Хьюиш строил новый радиотелескоп для наблюдения квазаров - тогда ещё загадочных сверхъярких объектов. Телескоп был необычным: поле из сотен деревянных столбов с натянутой между ними проволокой, раскинувшееся на четыре акра. Данные записывались на бумажные ленты - по 30 метров в день, и каждую из них нужно было просматривать вручную.
Эту титаническую работу поручили аспирантке Хьюиша - Джоселин Белл. Каждый день она сидела и анализировала километры записей. И однажды заметила то, что другие сочли бы помехой: крошечный, повторяющийся с идеальной периодичностью сигнал. "Кусочек грязи" - как она позже сама его называла.
Сигнал был настолько чётким и регулярным - импульсы повторялись каждые 1,337 секунды, - что в лаборатории всерьёз задумались: а вдруг это послание внеземной цивилизации? Гипотезу даже назвали LGM - Little Green Men, "маленькие зелёные человечки".
От "зелёных человечков" к пульсарам
Белл не просто заметила первый сигнал. Продолжая анализировать ленты, она нашла ещё три похожих источника, пульсирующих с разной частотой. Это исключало версию с инопланетянами: вряд ли четыре разные цивилизации одновременно решили посылать сигналы на одной и той же частоте. Так был открыт новый класс астрономических объектов - пульсары, быстро вращающиеся нейтронные звёзды, испускающие узкие пучки радиоизлучения как космические маяки.
Статья об открытии вышла в журнале Nature в феврале 1968 года. Белл значилась второй в списке авторов после Хьюиша, хотя именно она обнаружила сигнал и именно она настояла на его серьёзном изучении (руководитель поначалу отмахивался тем, что "Это искусственная помеха"). Это был прорыв, который в одночасье перевернул астрофизику. Пульсары стали лабораторией для изучения сверхплотной материи, гравитационных волн, межзвёздной среды и многого другого.
Нобелевка, которая ушла не туда
В 1974 году за открытие пульсаров была присуждена Нобелевская премия по физике. Её получили Энтони Хьюиш и Мартин Райл (за другие работы в области радиоастрофизики). Джоселин Белл в списке лауреатов не было.
Это решение вызвало немедленные споры в научном сообществе. Знаменитый астрофизик Фред Хойл публично заявил, что премию следовало присудить Белл, а не Хьюишу. Другие учёные писали возмущённые статьи. Белл стала символом недооценённого вклада аспирантов в крупные открытия и шире - гендерного неравенства в науке.
Самой Белл, однако, эта несправедливость, кажется, принесла не меньше уважения, чем иная Нобелевка. Она не стала жертвой, она стала примером достоинства. Позже она говорила: "Я не расстроена. Нобелевские премии присуждаются за работу, проделанную давно, и лауреаты - это пожилые люди. Я считаю, что это унизительно - получать премию за то, что ты сделал в молодости. Лучше получить признание сейчас, за то, что ты делаешь сегодня".
Что это говорит о науке?
История Джоселин Белл - это не просто рассказ о несправедливости. Это история о том, как работает - и как должна работать - наука. Белл была аспиранткой, но именно её внимательность, настойчивость и готовность не отмахнуться от "странного сигнала" привели к одному из величайших открытий XX века.
Она не стала бороться за пересмотр Нобелевского решения. Вместо этого она построила блестящую карьеру, стала президентом Королевского астрономического общества, получила десятки других престижнейших наград, включая Большую медаль Французской академии наук и премию Фонда Грубера по космологии. А в 2018 году её вклад был наконец признан на самом высоком уровне - она стала лауреатом премии Breakthrough Prize в размере трёх миллионов долларов. Эти деньги она полностью пожертвовала на стипендии для студентов из недопредставленных групп в науке.
Связь с современностью
Сегодня пульсары - это не просто страница в учебнике. Это инструмент для поиска гравитационных волн (пульсарный тайминг), навигации в космосе и тестирования общей теории относительности в экстремальных условиях. Каждый раз, когда учёные используют пульсары для этих целей, они опираются на открытие, сделанное молодой аспиранткой, которая не поленилась вглядеться в "грязь" на ленте самописца.
Показать полностью
MeerKAT обнаружил 15 новых нейтронных звезд в хорошо известном шаровом скоплении!
На графике показаны пульсарные профили 47 Tuc af: Левая часть – данные в L-диапазоне (4 часа наблюдений). Правая часть – данные в UHF-диапазоне (544–1088 МГц, 1 час наблюдений).
Международная команда астрономов под руководством Вэйвэя Чена из Института радиоастрономии имени Макса Планка в Бонне обнаружила с помощью радиотелескопа MeerKAT 15 новых миллисекундных пульсаров в одном из ближайших и наиболее изученных шаровых скоплений — 47 Тукана. Результаты исследования опубликованы в журнале Astronomy & Astrophysics.
Миллисекундные пульсары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды с периодами вращения менее 30 миллисекунд, которые обычно формируются в двойных системах за счёт аккреции вещества на нейтронную звезду от её компаньона. Новое открытие было сделано в рамках программы TRAPUM («Переходные процессы и пульсары с MeerKAT»), особенно в диапазоне UHF (544–1088 МГц).
На карте лучей MeerKAT (L-диапазон) обозначены пульсары, включая новые (жирным). Эллипсы — лучи с 70%-ным уровнем, а пульсары P, X, ak далеки от центра.
Новооткрытые пульсары демонстрируют периоды вращения от 1,88 до 13,03 миллисекунд, а их дисперсионные меры лежат в диапазоне 23,63–24,66 пк/см³. Из них 12 пульсаров оказались двойными системами, в то время как остальные три — изолированными.
Особого внимания заслуживает пульсар 47 Tuc af, который классифицируется как пульсар-чёрная вдова — экстремальная двойная система с вырожденным спутником, масса которого не превышает 0,1 солнечной массы. Этот объект, вероятно, связан с ярким оптическим источником, обнаруженным телескопом «Хаббл» ещё в 2002 году.
Кроме новых пульсаров, астрономам удалось впервые надёжно зафиксировать и локализовать 47 Tuc P и 47 Tuc V — две редкие системы, состоящие из пульсаров, которые ранее не могли быть точно определены. Эти наблюдения значительно обогатили каталог пульсаров в скоплении, доведя их общее число до 42, а долю двойных систем — до 69%.
Авторы статьи подчёркивают, что новые данные позволят глубже изучить эволюцию пульсаров в плотных звёздных скоплениях. Продолжение исследований запланировано на 2026 год, когда телескоп MeerKAT проведёт серию наблюдений общей продолжительностью 24 часа, чтобы более детально проследить за динамикой открытых объектов. Это открытие важно не только для понимания физики нейтронных звёзд, но и для поиска гравитационных волн и проверки теории относительности в экстремальных условиях.
Ссылка на источник: https://www.aanda.org/component/article?access=doi&doi=1...
Показать полностью
2
Учёным и волонтёрам проекта «Einstein@home» удалось обнаружить четыре гамма-лучевых пульсара в джете Млечного Пути
Учёным и волонтёрам проекта «Einstein@home» удалось обнаружить четыре гамма-лучевых пульсара в джете Млечного Пути
Сочетание глобально распределённой вычислительной мощности и инновационных аналитических методов, оказывается, является «рецептом» успешности поисков новых пульсаров.
Учёные из Max Planck Institutes for Gravitational Physics and Radio Astronomy вместе со своими международными коллегами обнаружили четыре новых гамма-лучевых пульсара в данных, полученных космическим телескопом «Fermi». Открытие удалось сделать при помощи вычислительного проекта «Einstein @ Home», который объединяет в себе более 200 тысяч компьютеров порядка 40000 участков по всему миру с одним глобальным суперкомпьютером. В открытие принимали участие добровольцы-волонётры из Австралии, Канады, Франции, Германии, Японии И США.
Начиная с 2008 года спутник «Fermi» производит наблюдения за космическим пространством в диапазоне гамма-излучения. Именно эта космическая обсерватория обнаружила тысячи ранее неизвестных источников гамма-излучения, среди которых сотни пульсаров – компактных и быстро вращающихся «останков» взорвавшихся звезд. Однако, идентификация этих гамма-лучевых пульсаров, в плане вычислительной технологии, является весьма дорогостоящей процедурой.
По словам Holger Pletsch, главы Independent Research Group в Max Planck Institute for Gravitational Physics и ведущего автора исследований, инновационное решение для ресурсоемких поисков гамма-лучевых пульсаров заключается в сочетании наиболее эффективных методов с вычислительной мощностью «Einstein@Home».
«Einstein@Home» – это совместный проект Center for Gravitation and Cosmology at the University of Wisconsin-Milwaukee и AEI. Он финансируется National Science Foundation and the Max Planck Society. С 2011 года «Einstein@Home» ищет сигналы от гамма-лучевых пульсаров в данных «Ферми». Проект был основан в 2005 году для поисков сигналов гравитационных волн в данных датчиков LIGO. Это по-прежнему основная задача проекта «Einstein@Home». С начала 2009 года проект также приводил успешные поиски новых радио-пульсаров.
Директор AEI и научный руководитель «Einstein@Home» Bruce Allen отмечает, что новое открытие гамма-лучевых пульсаров «Einstein@Home» является важной вехой не только для учёных, но и для волонтёров проекта. То есть, любой человек, у которого есть компьютер может оказывать помощь ультрасовременной науке и принимать участие в астрономических открытиях.
Allen выразил надежду, что энтузиазм его коллег вдохновит больше людей на помощь в дальнейших открытиях.
Четыре гама-лучевых пульсара, мало того, что были обнаружены волонтёрами проекта, так ещё и являются и весьма необычными. По словам Michael Kramer, директора Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR), все четыре пульсара находятся в джете нашего Млечного Пути. В ходе более ранних исследований, проводившихся при помощи радиотелескопов, уже анализировалась эта часть неба, но обнаружить пульсары тогда не удалось, была найдена всего лишь одна нейтронная звезда.
По-видимому, пульсары видны исключительно в гамма-лучах. Радио- и гамма- излучение исходит из различных областей пульсара. В зависимости от ориентации пульсара узкий пучок радио-эмиссии может попросту миновать Землю, в то время как более обширную гамма-лучевую эмиссию весьма сложно не заметить.
Примечательно, что два из недавно обнаруженных пульсаров характеризуются внезапными сбоями во время регулярного вращения. В частности, во время вращения нейтронная звезда то внезапно ускоряется, то, наоборот, замедляется. Астрономам достоверно не известны причины таких сбоев, однако им удалось выяснить, что происходят они преимущественно в «новорождённых» пульсарах. Согласно измерениям астрономов, возраст обнаруженных четырех пульсаров варьируется в диапазоне 30000-60000 лет, что позволяет отнести их к «молодёжи» среди нейтронных звезд.
https://arxiv.org/abs/2509.21307
Хотите принять участие в распределенных вычислениях, тогда, Вам сюда:
Ссылка на git-хаб, где лежат исходники программы-клиента BOINC.
Ссылка на телеграмм https://t.me/TSCRussia
Показать полностью
1
Астрономы обнаружили пару сильно рассеянных пульсаров, с помощью ASKAP!
Радиоизображения ASKAP в континууме полей, сосредоточенных на двух пульсарах на частоте 888 МГц: PSR J1646−4451 (верхние панели) и PSR J1837−0616 (нижние панели).
Астрономы сообщают об открытии двух новых сильно рассеянных пульсаров в рамках австралийского исследования переменных и медленных переходных процессов SKA Pathfinder (ASKAP). Результаты исследования подробно описаны в исследовательской статье, опубликованной 24 сентября на сервере препринтов arXiv.
В общем, пульсары - это вращающиеся нейтронные звезды с интенсивными магнитными полями, которые, как считается, испускают пучок электромагнитного излучения. Обычно их обнаруживают в виде коротких вспышек радиоизлучения; однако некоторые из них также обнаруживаются с помощью оптических, рентгеновских и гамма-телескопов.
Существуют также сильно рассеянные радиопульсары, поскольку радиоимпульсы от этих объектов проходят через турбулентную межзвездную среду, а многолучевое распространение приводит к рассеянию во времени и пространстве. Эти сильно рассеянные пульсары трудно обнаружить при проведении большинства астрономических исследований.
Теперь группа астрономов под руководством Рахула Сенгара из Института гравитационной физики имени Макса Планка в Германии обнаружила два новых пульсара этого типа в рамках обширного исследования, целью которого является южная плоскость галактики. Их пульсарная природа была подтверждена последующими наблюдениями с помощью радиотелескопа Паркса.
"В этой статье мы представляем открытие двух сильно рассеянных пульсаров — PSR J1646−4451 и PSR J1837−0616, которые входят в выборку из четырех источников с круговой поляризацией, обнаруженных в ходе исследования переменных и медленных переходных процессов ASKAP (VAST), и которые впоследствии были подтверждены как пульсары с помощью радиотелескопа Паркса". исследователи пишут.
Недавно обнаруженные пульсары PSR J1646−4451 и PSR J1837−0616 имеют индексы рассеяния 3,28 и 3,1, в то время как время их рассеяния на частоте 1 ГГц составило 2479 и 2154 миллисекунды соответственно. Эти значения ставят их в число пяти наиболее сильно рассеянных пульсаров, известных на сегодняшний день.
Согласно результатам исследования, период вращения PSR J1646−4451 составляет приблизительно 217 миллисекунд, а показатель дисперсии - 928 пк/см3. Светимость пульсара составляет 8,3 дециллиона эрг/с, напряженность магнитного поля на поверхности - 694 миллиарда Гаусс, а его характерный возраст оценивается примерно в 1,6 миллиона лет. Было измерено, что расстояние до PSR J1646−4451 составляет около 31 000 световых лет.
PSR J1837−0616 вращается примерно в два раза быстрее, чем PSR J1646−4451, поскольку период его вращения составил 118 миллисекунд. Пульсар, расположенный на расстоянии 28 600 световых лет от нас, имеет дисперсию 793,7 пк/см3 и светимость со спином вниз на уровне 100 дециллионов эрг/с. Собранные данные показывают, что напряженность магнитного поля на поверхности PSR J1837−0616 составляет 712 миллиардов Гаусс, а характерный возраст - около 447 300 лет.
Авторы статьи отметили, что их открытие PSR J1646−4451 и PSR J1837−0616 подчеркивает потенциал использования круговой поляризации на изображениях радиоконтинуума в качестве инструмента для идентификации сильно рассеянных пульсаров. Они добавили, что будущие широкоугольные исследования радиоконтинуума будут иметь решающее значение для обнаружения пульсаров, скрытых рассеянием в плоскости галактики, которые по-прежнему являются сложной задачей для традиционных поисков во временной области.
Показать полностью
1