Mezi různými nebeskými tělesy, která existují ve vesmíru, jsou některá nebeská tělesa příliš zvláštní svým formováním a vlastnostmi. Mezi těmito nebeskými tělesy najdeme pulsar. Mnoho lidí neví co je pulsar ani jaký to má význam. Jako obecná a jednoduchá definice je pulsar extrémně hustá, vysoce magnetizovaná neutronová hvězda, která při rotaci kolem své osy vydává elektromagnetické záření v pravidelných pulzech.
V tomto článku vám řekneme, co je pulsar, jak vzniká, jeho vlastnosti a význam.
co je pulsar
Pulsar je druh vysoce kompaktního a energetického astronomického objektu známého jako neutronová hvězda. Neutronové hvězdy jsou extrémně husté zbytky, které jsou výsledkem exploze supernovy v masivních hvězdách. Konkrétní pulsar je pozorovatelný, když jeho osa rotace směřuje k Zemi a periodicky vydává záření.
Nejvýraznějším rysem pulsaru je jeho schopnost vydávat pravidelné pulsy elektromagnetického záření, od rádiových vln až po gama záření. Tyto pulsy jsou způsobeny rychlou rotací neutronové hvězdy a jejími intenzivními magnetickými poli. Jak se pulsar otáčí, jeho radiační emise jsou detekovány v pravidelných intervalech, což vytváří signál, který jakoby „pulsuje“ na obloze.
Rotace pulsaru může být neuvěřitelně rychlá, s periodami od zlomků sekund do několika sekund. Tato rychlá rotace má také za následek extrémně intenzivní magnetická pole, miliardkrát silnější než magnetická pole Země. Tato intenzivní magnetická pole mohou ovlivnit emisi záření a tvorbu větrů vysoce energetických částic kolem pulsaru.
Jak jsou formovány
Pulsary vznikají, když hmotná hvězda (přinejmenším trojnásobek hmotnosti Slunce) vyčerpá své jaderné palivo a exploduje jako supernova. Během exploze se jádro hvězdy zhroutilo působením gravitační síly a bylo stlačeno do koule o průměru několika kilometrů. V důsledku toho se hvězda stává extrémně hustou, přibližně o hmotnosti Slunce, ale stlačený, až se z něj stal objekt velikosti města.
Kvůli zachování momentu hybnosti se neutronová hvězda začne rychle otáčet (v některých případech stokrát za sekundu). Pokud má hvězda silné magnetické pole, magnetická energie uložená v poli se přemění na elektromagnetické záření, které je vyzařováno ve formě světelných pulzů při rotaci hvězdy.
Pulsary mají několik pozoruhodných vlastností. V první části můžeme říci, že vyzařují záření velmi krátkých vlnových délek, jako např Rentgenové a gama záření a radioelektrická oblast elektromagnetického spektra. Za druhé, pulsy jsou extrémně pravidelné a přesné, s periodicitou, kterou lze měřit s velkou přesností. Konečně, pulsary mají velmi silná magnetická pole, možná milionkrát silnější než magnetické pole Země.
Objev
Podle vědeckého časopisu National Geographic pulsary byly objeveny koncem 1960. v roce 1967 postgraduální studentkou jménem Jocelyn Bell a jejím poradcem Antonym Hewishem na Mullard Shield Radio Astronomy Observatory poblíž Cambridge. Pravda byla taková, že narazili na zdroj rádiového signálu, který se opakoval každou noc během pracovní doby. Přišli ze stejného místa na obloze a mysleli si, že poprvé navazují kontakt s mimozemšťany.
Pulsary, kromě toho, že jsou jedinečnými a velmi zajímavými objekty, jsou pravděpodobně také husté, vysoce magnetizované neutronové hvězdy, které při rotaci emitují záření v pravidelných pulzech. Vznikají kolapsem hmotných hvězd v supernovách a jsou užitečné pro studium základní fyziky, jako je obecná teorie relativity a fyzika husté hmoty.
Význam pulsaru
Jak jsme již viděli, kromě poskytování cenných informací o extrémní fyzice ve vesmíru hrají pulsary klíčovou roli v několika oblastech astronomického výzkumu. Některé z oblastí, kde jsou pulsary důležité, zahrnují:
- Obecná teorie relativity: Pulsary lze použít ke studiu účinků Einsteinovy obecné teorie relativity, jako je zakřivení časoprostoru kolem masivních objektů. Přesná měření doby příchodu pulsů při jejich průchodu gravitačním polem jiné hvězdy nebo masivního objektu nám umožňují ověřit předpovědi obecné teorie relativity.
- Extrémní záležitost: Pulsary jsou přírodní laboratoře pro zkoumání hmoty v extrémních podmínkách. Neuvěřitelná hustota a intenzivní tlak v neutronové hvězdě poskytují informace o hmotě ve stavech, které v pozemských laboratořích nedokážeme znovu vytvořit. To zahrnuje vnitřní strukturu neutronových hvězd a vlastnosti ultrahusté hmoty.
- Prostorová navigace: Pulsary se používají ve vysoce přesné vesmírné navigaci. Pulsarové signály lze detekovat ze vzdálených vesmírných sond a používají se jako kosmické „majáky“ k přesnému výpočtu polohy plavidla ve vesmíru.
- Kosmologie: Pulsary jsou také užitečné v kosmologii. Mohou být použity ke studiu mezihvězdného prostředí a ke zmapování rozložení hmoty v naší galaxii. To může poskytnout informace o struktuře a vývoji Mléčné dráhy.
- Detekce gravitačních vln: Některé pulsary, nazývané milisekundové pulsary, mají výjimečně vysokou pulsační stabilitu. Ty mohou být použity jako přesné kosmické hodiny při experimentech s detekcí gravitačních vln, které pomáhají potvrdit existenci těchto vln a studovat astrofyzikální jevy, jako jsou slučování černých děr.
- Hvězdný vývoj: Studium pulsarů a jejich vztahu k explozím supernov nám poskytuje cenné informace o vývoji a životním cyklu hmotných hvězd. To nám zase pomáhá lépe porozumět tomu, jak se různé druhy hvězd ve vesmíru formují a vyvíjejí.
Jak vidíte, pulsary jsou pro astronomy důležité, protože poskytují cenné informace o extrémních vlastnostech hmoty, silných interakcích magnetického pole a dynamice neutronových hvězd. Doufám, že s těmito informacemi se můžete dozvědět více o tom, co je pulsar a jeho vlastnostech.