Pulsar
Le pulsar sono stelle di neutroni che ruotano rapidamente e producono un'enorme radiazione elettromagnetica lungo un fascio stretto. Le stelle di neutroni sono molto dense e hanno rotazioni brevi e regolari. Questo produce un intervallo molto preciso tra gli impulsi che vanno da circa millisecondi a secondi per una singola pulsar. L'impulso può essere visto solo se la Terra è abbastanza vicina alla direzione del raggio. Simile a come si può vedere un faro solo quando il fascio di luce brilla nella tua direzione.
Gli impulsi corrispondono ai giri della stella. La rotazione causa un effetto faro, poiché la radiazione è vista solo a brevi intervalli. Werner Becker dell'Istituto Max Planck per la fisica extraterrestre ha detto recentemente,
Immagine composita ottica e a raggi X della Nebulosa del Granchio. Mostra l'energia proveniente dalla nebulosa circostante, che è causata dai campi magnetici e dalle particelle della pulsar centrale.
La Vela Pulsar, una stella di neutroni che è i resti di una stella rimasta da una supernova (una grande esplosione di una stella). Vola nello spazio, spinta dalla materia lanciata da uno dei punti in cui la stella di neutroni si trasforma.
Discovery
La prima pulsar fu scoperta nel 1967. Fu scoperta da Jocelyn Bell Burnell e Antony Hewish. Lavoravano all'Università di Cambridge. L'emissione osservata aveva impulsi separati da 1,33 secondi. Gli impulsi provenivano tutti dallo stesso posto nel cielo. La sorgente si atteneva al tempo siderale. All'inizio, non capivano perché le pulsar avessero un cambiamento regolare nella forza della radiazione. La parola pulsar è l'abbreviazione di "stella pulsante".
Questa pulsar originale, ora chiamata CP 1919, produce lunghezze d'onda radio, ma in seguito si è scoperto che le pulsar producono radiazioni nei raggi X e/o nei raggi gamma.
Premi Nobel
Nel 1974, Antony Hewish divenne il primo astronomo a ricevere il premio Nobel per la fisica. Le polemiche si sono verificate perché lui ha ricevuto il premio mentre Bell no. Aveva fatto la scoperta iniziale mentre era sua studentessa di dottorato. Bell non si dichiara amareggiato su questo punto, sostenendo la decisione del comitato del premio Nobel. "Alcune persone lo chiamano il premio No-Bell perché sentono fortemente che Jocelyn Bell Burnell avrebbe dovuto condividere il premio".
Nel 1974, Joseph Hooton Taylor Jr. e Russell Hulse scoprirono per la prima volta una pulsar in un sistema binario. Questa pulsar orbita attorno a un'altra stella di neutroni con un periodo orbitale di appena otto ore. La teoria della relatività generale di Einstein predice che questo sistema dovrebbe emettere una forte radiazione gravitazionale, facendo contrarre continuamente l'orbita mentre perde energia orbitale. Le osservazioni della pulsar hanno presto confermato questa previsione, fornendo la prima prova in assoluto dell'esistenza di onde gravitazionali. A partire dal 2010, le osservazioni di questa pulsar continuano a concordare con la relatività generale. Nel 1993, il premio Nobel per la fisica è stato assegnato a Taylor e Hulse per la scoperta di questa pulsar.
Grafico di Jocelyn Bell Burnell
Tipi di pulsar
Gli astronomi sanno che ci sono tre diversi tipi di pulsar:
- Pulsar alimentate dalla rotazione, dove la radiazione è causata dalla perdita di energia di rotazione; la radiazione è causata dal rallentamento della stella di neutroni nella velocità in cui gira
- Pulsar alimentate da accrezione (che sono la maggior parte, ma non tutte le pulsar a raggi X), dove l'energia potenzialegravitazionale della materia che cade sulla pulsar causa raggi X che possono essere ricevuti dalla Terra, e
- Magnetar, dove un campo magnetico estremamente forte perde energia, il che provoca la radiazione.
Anche se tutti e tre i tipi di oggetti sono stelle di neutroni, le cose che si possono vedere fare e la fisica che le causa sono molto diverse. Ma ci sono alcune cose che sono simili. Per esempio, le pulsar a raggi X sono probabilmente vecchie pulsar a rotazione che hanno già perso la maggior parte della loro energia, e possono essere viste di nuovo solo dopo che le loro compagne binarie si sono espanse e la materia proveniente da esse ha iniziato a cadere sulla stella di neutroni. Il processo di accrescimento (la materia che cade sulla stella di neutroni) può a sua volta dare abbastanza energia di momento angolare alla stella di neutroni per trasformarla in una pulsar al millisecondo alimentata dalla rotazione.
Usa
Orologio preciso Per alcune pulsar milliseconde, la regolarità delle pulsazioni è più precisa di un orologio atomico. Questa stabilità permette alle pulsar milliseconde di essere utilizzate per stabilire il tempo delle effemeridi o per costruire orologi a impulsi.
Il rumore temporale è il nome delle irregolarità rotazionali osservate in tutte le pulsar. Questo rumore temporale è osservabile come un'erranza casuale nella frequenza o nella fase dell'impulso. Non si sa se il rumore temporale sia collegato ai glitch delle pulsar.
Altri usi
Lo studio delle pulsar ha portato a molti utilizzi in fisica e astronomia. I principali esempi includono la prova della radiazione gravitazionale come previsto dalla relatività generale e la prima prova degli esopianeti. Negli anni '80, gli astronomi hanno misurato la radiazione delle pulsar per dimostrare che il continente nordamericano e quello europeo si stanno allontanando l'uno dall'altro. Questo movimento è la prova della tettonica a placche.
Pulsar importanti
- La magnetar SGR 1806-20 ha prodotto il più grande scoppio di energia nella Galassia mai visto in un esperimento il 27 dicembre 2004
- PSR B1931+24 "... appare come una normale pulsar per circa una settimana e poi si 'spegne' per circa un mese prima di produrre nuovamente impulsi. [...] questa pulsar rallenta più rapidamente quando è accesa che quando è spenta. [..] il modo in cui rallenta deve avere a che fare con l'energia radio e le cose che la causano, e il rallentamento extra può essere spiegato da un vento di particelle che lascia il campo magnetico della pulsar e rallenta la velocità con cui gira. [2]
- PSR J1748-2446ad, a 716 Hz (volte gira al secondo), è la pulsar che gira più velocemente conosciuta.
Altre fonti
- Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Manuale di astronomia delle pulsar. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.
