VAD äR EN PULSAR?

Send

Det är vad som kallas universums "fyrar" - roterande neutronstjärnor som avger en fokuserad stråle av elektromagnetisk strålning som bara är synlig om du står i den. Kända som pulsars, dessa stjärnreliker får sitt namn på grund av hur deras utsläpp verkar vara "pulserande" ut i rymden.

Inte bara är dessa gamla stjärnobjekt mycket fascinerande och fantastiska att se, de är mycket användbara för astronomer också. Detta beror på att de har regelbundna rotationsperioder, vilket ger en mycket exakt inre i dess pulser - från millisekunder till sekunder.

Beskrivning:

Pulsars är typer av neutronstjärnor; de döda relikerna från massiva stjärnor. Det som skiljer pulsars från vanliga neutronstjärnor är att de är mycket magnetiserade och roterar med enorma hastigheter. Astronomer upptäcker dem med radiopulserna som de avger med jämna mellanrum.

Bildning:

Bildandet av en pulsar liknar skapandet av en neutronstjärna. När en massiv stjärna med 4 till 8 gånger massan av vår sol dör, detonerar den som en supernova. De yttre skikten sprängs ut i rymden, och den inre kärnan dras ner med sin tyngdkraft. Gravitationstrycket är så starkt att det övervinner bindningarna som håller atomerna isär.

Elektroner och protoner krossas samman av tyngdkraften för att bilda neutroner. Tyngdekraften på ytan av en neutronstjärna är cirka 2 x 10¹¹ tyngdkraften på jorden. Så de mest massiva stjärnorna detonerar som supernovaer och kan explodera eller kollapsa i svarta hål. Om de är mindre massiva, som vår sol, spränger de bort sina yttre lager och svalnar sedan långsamt som vita dvärgar.

Men för stjärnor mellan 1,4 och 3,2 gånger solens massa kan de fortfarande bli supernovaer, men de har bara inte tillräckligt med massa för att göra ett svart hål. Dessa medel med medelstora massor slutar sina liv som neutronstjärnor, och några av dessa kan bli pulsars eller magnetar. När dessa stjärnor kollapsar behåller de sin vinkelmoment.

Men med en mycket mindre storlek ökar deras rotationshastighet dramatiskt och snurrar många gånger i sekundet. Detta relativt lilla, supertäta föremål, avger en kraftfull strålning med sina magnetfältlinjer, även om denna strålningsstråle inte nödvändigtvis står i linje med sin rotationsaxel. Så, pulsars är helt enkelt roterande neutronstjärnor.

Och så härifrån på jorden, när astronomer upptäcker en intensiv stråle av radioutsläpp flera gånger per sekund, när den roterar runt som en fyrstråle - det här är en pulsar.

Historia:

Den första pulsaren upptäcktes 1967 av Jocelyn Bell Burnell och Antony Hewis, och det förvånade det vetenskapliga samhället genom de regelbundna radioutsläpp som den överförde. De upptäckte en mystisk radioutsläpp som kom från en fast punkt på himlen som nådde en topp på 1,33 sekunder. Dessa utsläpp var så regelbundna att vissa astronomer trodde att det kan vara bevis på kommunikation från en intelligent civilisation.

Även om Burnell och Hewis var säkra på att det hade ett naturligt ursprung, kallade de det LGM-1, som står för "små gröna män", och efterföljande upptäckter har hjälpt astronomer att upptäcka dessa konstiga objekts sanna natur.

Astronomer teoretiserade att de snabbt roterade neutronstjärnor, och detta stöttades ytterligare av upptäckten av en pulsar med en mycket kort period (33-millisekund) i Krabben. Totalt har hittats 1600 hittills, och de snabbast upptäckta avger 716 pulser per sekund.

Senare hittades pulsars i binära system, vilket hjälpte till att bekräfta Einsteins teori om allmän relativitet. Och 1982 hittades en pulsar med en rotationsperiod på bara 1,6 mikrosekunder. I själva verket hittades de första extrasolära planeterna som någonsin upptäcktes kretsade kring en pulsar - naturligtvis skulle det inte vara en mycket beboelig plats.

Intressanta fakta:

När en pulsar först bildas har den den mest energin och snabbaste rotationshastigheten. När den släpper elektromagnetisk kraft genom sina strålar bromsar den gradvis ner. Inom 10 till 100 miljoner år bromsar det till dess att dess balkar stängs av och pulsaren blir tyst.

När de är aktiva snurrar de med så otäckt regelbundenhet att de används som tidtagare av astronomer. I själva verket sägs det att vissa typer av pulsars konkurrerar med atomklockor i deras noggrannhet för att hålla tiden.

Pulsars hjälper oss också att söka efter gravitationsvågor, undersöka det interstellära mediet och till och med hitta extrasolära planeter i omloppsbana. I själva verket upptäcktes de första extrasolära planeterna runt en pulsar 1992, då astronomerna Aleksander Wolszczan och Dale Frail tillkännagav upptäckten av ett planeteringssystem med flera planeter runt PSR B1257 + 12 - en millisekund pulsar som nu är känd för att ha två extrasolära planeter.

Det har till och med föreslagits att rymdskepp kan använda dem som fyrvärden för att navigera runt solsystemet. På NASA: s Voyager-rymdskepp finns kartor som visar solens riktning till 14 pulsars i vår region. Om utlänningar ville hitta vår hemplanet kunde de inte begära en mer exakt karta.

Vi har skrivit många artiklar om stjärnor här på Space Magazine. Här är en artikel om en nyupptäckt gammastrålepulsar, och här är en artikel om hur millisekund pulsars snurrar så snabbt.

Om du vill ha mer information om stjärnor kan du kolla in Hubblesites nyhetsmeddelanden om stjärnor och här är stjärnorna och galaxernas hemsida.

Vi har spelat in flera avsnitt av Astronomy Cast om stjärnor. Här är två som du kanske kan vara till hjälp: Avsnitt 12: Var kommer babystjärnor ifrån, och avsnitt 13: vart går stjärnorna när de dör?