Рентгеновский пульсар

Рентгеновский пульсар — космический источник переменного рентгеновского излучения, приходящего на Землю в виде периодически повторяющихся импульсов.

История открытия

Открытие рентгеновских пульсаров как отдельного феномена произошло в 1971 году при помощи данных, полученных первой рентгеновской орбитальной обсерваторией Uhuru. Первый открытый рентгеновский пульсар Центавр X-3 демонстрировал не только регулярные пульсации яркости с периодом около 4,8 секунды, но и регулярное изменение этого периода. Дальнейшие исследования показали, что изменение периода пульсаций в этой системе связано с эффектом Доплера при движении источника пульсаций по орбите в двойной системе. Интересно отметить, что источник GX 1+4, открытый в эксперименте на стратостате, проведенном в октябре 1970 года (статья об этих измерениях подана в печать уже после опубликования результата по источнику Cen X-3 группой, работающей с данными обсерватории Uhuru), и у которого были обнаружены регулярные изменения яркости с периодом около 2.3 минут, также оказался пульсаром. Однако ограниченность данных стратостатного эксперимента не позволяла сделать надежные утверждения о строгой регулярности изменения яркости этого источника, поэтому нельзя считать этот источник первым открытым рентгеновским пульсаром.

Формально впервые излучение замагниченной вращающейся нейтронной звезды (то есть пульсара) в Крабовидной туманности было обнаружено ещё в 1963 году, то есть ещё до открытия нейтронных звезд в 1967 году Э. Хьюишем и Дж. Белл. Однако очень малый период вращения нейтронной звезды в Крабовидной туманности (около 33 мсек) не позволял обнаружить пульсации рентгеновского излучения на этой частоте до 1969 года.

Физическая природа рентгеновских пульсаров

Рентгеновские пульсары можно разделить на два больших класса по источнику энергии, питающем рентгеновское излучение: аккрецирующие рентгеновские пульсары и одиночные рентгеновские пульсары. Первые представляют собой двойную систему, одним из компонентов которой является нейтронная звезда, а вторым звезда, либо заполняющая свою полость Роша, в результате чего происходит перетекание материи с обычной звезды на нейтронную, либо звезда-гигант с мощным звездным ветром.

Нейтронные звезды — это звезды с очень малыми размерами (20-30 км в диаметре) и чрезвычайно высокими плотностями, превышающими плотность атомного ядра. Считается, что нейтронные звёзды появляются в результате взрывов сверхновых. При взрыве сверхновой происходит стремительный коллапс ядра нормальной звезды, которое затем и превращается в нейтронную звезду. Во время сжатия в силу закона сохранения момента импульса, а также сохранения магнитного потока происходит резкое увеличение скорости вращения и магнитного поля звезды. Быстрая скорость вращения нейтронной звезды и чрезвычайно высокие магнитные поля (10¹²—10¹³ Гс) являются основными условиями возникновения феномена рентгеновского пульсара.

Падающее вещество образует аккреционный диск вокруг нейтронной звезды. Но в непосредственной близости от нейтронной звезды он разрушается: движение плазмы сильно затруднено поперек силовых линий магнитного поля. Вещество больше не может двигаться в плоскости диска, оно движется вдоль линий поля и падает на поверхность нейтронной звезды в области полюсов. В результате образуется так называемая аккреционная колонка, размеры которой много меньше размеров самой звезды. Материя, ударяясь о твердую поверхность нейтронной звезды, сильно разогревается и начинает излучать в рентгене. Пульсации излучения связаны с тем, что из-за быстрого вращения звезды, аккреционная колонка то уходит из вида наблюдателя, то снова появляется.

В плане физической картины близкими родственниками рентгеновских пульсаров являются поляры и промежуточные поляры. Различие между пульсарами и полярами заключается в том, что пульсар — это нейтронная звезда, а поляр — белый карлик. Соответственно у них ниже магнитные поля и скорость вращения.

По мере старения нейтронной звезды её поле ослабевает, и рентгеновский пульсар может стать барстером.

Одиночные рентгеновские пульсары представляют собой нейтронные звезды, чье рентгеновское излучение возникает в результате либо излучения ускоренных заряженных частиц, либо в результате простого остывания их поверхностей.

См. также

• Нейтронная звезда
• Радиопульсар
• Пульсар
• Поляры (катаклизмические переменные)
• Промежуточный поляр
• Навигация на основе рентгеновского излучения пульсаров

Литература

• Рентгеновские пульсары / Сюняев Р. А. // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. — 2-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1986. — С. 587—595. — 783 с. — 70 000 экз.