Pulsary vznikají z hmotných hvězd, které na konci svého života explodují jako supernovy. Jejich pozůstatky se poté zhroutí do velmi malého objemu a vzniká neutronová hvězda. Hustota v tomto objektu je totiž tak vysoká, že elektrony a protony, které vytvářely atomy původní hvězdy, se spojily za vzniku neutronů. V případě ještě těžších hvězd je výsledkem kolaps do černé díry.
Zůstaňme ale u neutronových hvězd. Nejen hmota, ale také magnetické pole je stlačeno do minimálního objemu. Proto mají tyto hvězdy nepředstavitelně silná magnetická pole. A konečně také musí být zachován úhlový moment. V důsledku toho se neutronová hvězda dramaticky roztočí. Rotační energie je zdrojem záření takové hvězdy. Magnetické pole jej soustředí do úzkého paprsku, který rotuje společně s hvězdou. Pokud máme to štěstí, že paprsek míří směrem k nám, můžeme zaznamenat pravidelně se opakující záblesky – pulsace.
Až dosud bylo v naší Galaxii nalezeno téměř tisíc pulsarů.
Osamocený pulsar postupně ztrácí energii a jeho rotace se zpomaluje. Jinak je tomu ovšem v případě, že se neutronová hvězda je členem binárního systému. Pokud jeho společníkem je hvězda ve stádiu obra či veleobra, hmota z ní přetéká tzv. Rocheovu mez a dále do akrečního disku kolem neutronové hvězdy. Z něj posléze dopadá přímo na povrch hvězdy a urychluje její rotaci. Vznikají tzv. milisekundové pulsary, které rotují rychlostmi až několiksetkrát za sekundu.
Gravitační interakce neutronové a obří hvězdy vede k tomu, že se obě dvě navzájem obíhají po perfektně kruhové dráze.
Pulsar J1903+0327 objevený v roce 2005 za pomoci 300m radioteleskopu v Arecibo patří s 465 pulsy za sekundu mezi vůbec nejrychlejší známé milisekundové pulsary. To je sice pozoruhodné, ale stále ještě ne tak neobvyklé.
Další výzkum tohoto objektu prostřednictvím australské rádiového dalekohledu týmem vedeným Davidem Championem (McGill University, Toronto) ovšem ukázal, že tento pulsar je výjimečný. Pohybuje se totiž po výstředné dráze s periodou celých 95 dnů. A navíc jeho společníkem je obyčejná hvězda podobná našemu Slunci. Vedoucí týmu výzkumníků k tomu říká:
„Skutečnost, že obíhá kolem Slunci podobné hvězdy je fascinující zejména z toho důvodu, že pokud je toto společník pulsaru, zcela jistě z něj nemůže nasávat hmotu.“
Astronomové proto přišli v článku publikovaném v časopise Science s vysvětlením, podle kterého je součástí systému ještě jedna, dosud nespatřená hvězda. Pulsar ve skutečnosti obíhá právě tuto hvězdu, zatímco třetí, Slunci podobná hvězda, obíhá tento pár ve výrazně větší vzdálenosti a svou přítomností narušuje původně kruhovou dráhu.
Jonathan Grindlay (Harvard University), který není členem tohoto týmu uznává, že se jedná o „velmi vzrušující a nevídaný výsledek“, ale zároveň nabízí jiné vysvětlení. Podle něj mohl pulsar vzniknout uvnitř kulové hvězdokupy, kde jsou hvězdy relativně velmi blízko sebe. Původně skutečně neutronová hvězda obíhala kolem hvězdy „správné“. Při blízkém setkání s další hvězdnou – která jsou v kulových hvězdokupách poměrně běžná – ovšem došlo k výměně partnerů a původní hvězda byla vymrštěna pryč ze systému.
Zdroj:
Science on-line
Space.com
Všeobecná teória relativity obstála v ďalšom teste
Autor: Dagmar Gregorová (07.07.2008)
Diskuze:
Odpovědi na otázky
Pavel Koten,2008-06-02 10:46:55
Pokusím se odpovědět na vzneseno otázky:
1) magnetické pole
Hvězda měla určité magnetické pole. Při jejím kolapsu s sebou plazma strhne siločáry magnetické pole. Jelikož vznikne neutronová hvězda, která má zhruba miliónkrát menší poloměr, dojde k extrémnímu zahuštění siločar. A v důsledku toho vznikne velmi silné magnetické pole.
2) rotační energie
rotuje nejen samotná hvězda, ale společně s ní i její magnetické pole. Výsledkem je vyzařování energie a zpomalování rotace neutronové hvězdy.
Odpovede zvyknú vyvolávať ďalšie otázky
robert,2008-06-02 12:08:23
1) Mám to rozumieť tak, že Zem (ktorá má intenzitu magnetického pola na povrchu cca 30 mikroT, vo vzdialenosti 10R od stredu to bude teda 0,3 mikroT), ak by sa teraz zrazila na neutrónovú hviezdu o priemere niekoľko metrov, zmenila by intenzitu magnetického pola vo vzdialenosti tých 10R alebo nie? Podľa mňa nie. Bola by asi vyššia na povrchu tej neutrónovej hviezdy (na tých pár metroch štvorcových), ale malo by to nejaký vplyv aj na vzdialenejšie objekty, tak aby sme mohli pri pohľade (meraní) zvonka hovoriť o nejakej enormnej intenzite magnetického pola?
2) Podľa Vás sa teda správa neutrónová hviezda ako permanentný magnet? Ako vysvetlíme mechanizmus usporiadania magnetických domén (ako vo feromagnetiku) u neutrónovej hviezdy? Zdá sa mi, že pravdu má pani Dagmar, ktorá hovorí, že magnetické pole majú len telesá (zatiaľ známe), ktoré majú akési vnútorné „dynamo“, čiže tie, kde niektoré vnútorné vrstvy obiehajú inou rýchlosťou ako iné vrstvy. Je toto možné v neutrónovej hviezde?
Keďže neutrónová hviezda svoje magnetické pole má (a možno enormné), iste nejaký mechanizmus jeho vzniku a udržania existuje. Ja (a aj pani Dagmar) sa len pýtame, že aký. Doterajšie odpovede ma zatiaľ (nehnevajte sa) neuspokojili.
?
rejpal,2008-06-03 03:40:40
Roberte, pokud vám hustota siločar magnetického pole nestačí k vysvětlení vysoké intezity magnetického pole, pak byste nejspíš měl vzít do ruky opět středoškolskou učebnici fyziky. A pokud jde o otázku č. 2, neutronová hvězda není homogenní koule neutronů, ale hvězda s pevným povrchem (např. plazma železa), dalšími tekutými vrstvami a jádrem, přičemž jenom to jádro je tvořené z volných neutronů. To samozřejmě není žádný permanentní magnet (vskutku zábavná myšlenka).
ad rejpal
robert,2008-06-03 08:54:18
1) „Siločáry silového pole jsou myšlené čáry, které představují směr silového působení v různých bodech prostoru.“ napr. z http://cs.wikipedia.org/wiki/Silo%C4%8D%C3%A1ry
Naozaj neviem ako sa podľa „myšlené čáry“ určí „vysvětlení VYSOKÉ intezity magnetického pole“. (oni sa totiž pri južnom a severnom póle každého magnetu zahusťujú vždy, bez ohľadu na to aká je intenzita „vysoká“ a to „zahustenie“ závisí od toho, ako si to namalujeme). Poraďte mi, prosím, tú stredoškolskú učebnicu, rád si ju prečítam.
2) „neutronová hvězda není homogenní koule neutronů, ale hvězda s pevným povrchem (např. plazma železa), dalšími tekutými vrstvami a jádrem, přičemž jenom to jádro je tvořené z volných neutronů.“ Ak je to pravda, potom to môže byť to vysvetlenie, ktoré som hľadal a ďakujem Vám za to. Nakoniec to potvrdzuje aj: http://hp.ujf.cas.cz/~wagner/prednasky/subatom/astrofyzika/konec.html , hoci je to zatial len (nedostatočne overená) teória a sú aj iné (menej exotické) názory. Najmä ten "pevný povrch tvorený plazmou železa" je zaujímavý.
ad rober
rejpal,2008-06-04 08:21:13
1) Odpověděl jste si víceméně sám. Je úplně jedno, s jakou sítí siločar začnete pracovat, jak říkáte siločáry se u pólů zahušťují vždy, což plně koresponduje s tím, že v těchto místech je nevyšší intenzita magnetického pole. Takže si zakreslete libovolně hustou síť siločar u původní hvězdy a potom si ten obrázek stotisíckrát zmenšete. Jestli poté neuvidíte mnohem vyšší hustotu siločar (tedy intenzitu magnetického pole), pak už nevím, jak to vysvětlit ;-).
2) U neutronové hvězdy dosud nikdo nebyl, takže nám nezbývá, než pracovat s matematickým modelem, který co nejpřesněji odpovídá pozorování, s tím nic nenaděláme.
Mal by som dve otázky:
robert,2008-05-30 09:02:58
1) „Nejen hmota, ale také magnetické pole je stlačeno do minimálního objemu. PROTO mají tyto hvězdy nepředstavitelně silná magnetická pole.“ Prečo stlačením do menšieho objemu vzrastá intenzita magnetického pola?
2) „Rotační energie je zdrojem záření takové hvězdy.“ Akým mechanizmom sa rotačná energia premieňa na žiarenie?
Ďakujem za odpovede.
prikladam dalsie otazky
Dgmar,2008-05-30 10:32:27
Zial neviem zodpovedne a spravne odpovedat, ale viem pripojit dalsie otazky:
Ak sa nemylim, v Zemi udrzuju magneticke pole o.i toky vodivej taveniny vo vonkajsom jadre. Na slnku diferencialna rotacia a tiez toky ionizovanej plazmy znovu-generuju magneticke polia... ale ako sa udrzi magneticke pole pocas kolapsu na neutronovu hviezdu a ako sa v nom nadalej take silne udrzuje, to neviem. A tak sa pytam...
A este jednu: Ak na neutronovu hviezdu "dopada" hmota z druheho telesa binarneho systemu, co sa s nou stane? Tiez sa zmeni na nahustenu neutronovu hmotu? Vopred DIK za ochotu napisat odpoved.
Nejake odpovedi
Radim Rumun,2008-05-30 15:20:07
1) Me to pripada celkem srozumitelne. Pri zmenseni objemu se zvysi hustota hmoty i poli. Take se to da rici tak, ze urcity elektricky a magneticky potencial mezi dvema blizkymi body je povazovan za mnohem intenzivnejsi pole nez tentyz potencial mezi dvema vzdalenymi body.
2) Na vysvetleni energie rotujiciho magnetickeho pole si netroufam.
3) Jak se presne udrzuje magneticke pole hvezd, to asi opravdu presvedcive zatim neumi vysvetlit nikdo, mam pocit...
4) Jakakoliv hmota na povrchu neutronove hvezdy se chova stejne jako jeji puvodni hmota - gravitacni sila ji donuti premenit se na hustou neutronovou hmotu. Daji se sice najit rozdilne nazory na to, zda na povrchu neutronove hvezdy je vrstvicka normalni hmoty, nebo se hustota meni z hustoty atomoveho jadra primo na nulu vakua, ale odpoved na tuto otazku to myslim neovlivni.
hmmm, asi dostudujem
Dagmar,2008-05-31 09:59:29
Mily Radime,
nechcem Vam pripadat ako hadava zenska, ktora sa pletie do vedy miesto toho aby pobehovala po kuchyni s varechou, ale:
1/ Zohriatim a stlacenim materialu pole magneticke pole skor destuujete, nez umocnite. Ak hviezdy a planety maju magneticke polia, vacsinou ide o nejaky samobudiaci mechanizmus, ktory sa riesi pomocou matematicko-fyzikalneho aparatu, ktoremu sa nadava do magnetohydronamiky. Pretoze ide o pohyb elektricky vodivych medii (taveniny v jadre, prudy ion. plazmy) v nejakom uz predtym existujucom magnetickom poli a tak sa generuje pole nove ... a tak dokola, az ked ine mechanizmy (napriklad ochladnutie a vytuhnutie jadra – vid. Mars) tento proces nezastavia. Potom zostava len zvyskove pole viazane na feromagneticke materialy, ale aj to casom degraduje. A feromag. materialy, ked nahrejete nad Curieho teplotu... Kedze u neutronovych hviezd ide o velmi husty a neutralny material, tak mi tieto mechanizmy nesedia. Musi existovat ine fyzikalne vysvetlenie, preto som sa pytala...
2/ Nevznika neutronova hviezda v procese supernovy a na vtlacenie elektronov do jadier nie je nevyhnutna energia – teplo a tlak, aj tych povrchovych vrstiev, ktore sa pri supernove „rozfuknu“ do okolia? Pulzar moze mať vraj len cez 1,4 krat hmotnost Slnka a tak na jeho povrchu nemoze byt vyssia gravitacia, nez na o to vacsej hviezde... mozno, ze to staci, ale ako laikovi sa mi to nezda...
Moje otazky, tak ako otazky pana Roberta nie su kritikou clanku. Mne sa osobne clanok paci a chapem, ze v kratokom popularizacnom clanku nemoze byt vsetko. Tak diky za namahu, asi si to dostudujem :-D
Laické odpovědi pro Dagmar
Bůh,2008-06-01 03:50:16
Gravitace či lépe řečeno gravitační potenciál, určující známé hodnoty G, závisí laicky řečeno pro pozorovatele na 3 věcech:
1. Na hmotnosti objektu, o jehož gravitaci se bavíme
2. Na poměru hmotnosti a objemu tohoto objektu, což určuje i gradient gravitačního pole
3. Na vzdálenosti pozorovatele od objektu - zejména ve vztahu k bodu 2
Laické odpovědi pro Dagmar #2
Bůh,2008-06-01 03:55:19
Ohledně silného magnetického pole je moje laická představa tato:
Pole je ekvivalentem hmoty podle známého E=mc^2, takže i pole je reprezentováno částicemi, které se chovají jako látka (běžná "hmota"). Při kolapsu hvězdy se komprimuje nejen látka, ale i pole, tj. zákon zachování hmotnosti i hybnosti (a tím i rotačního momentu) způsobí zhuštění nejen látky do neutronia, ale i magnetického pole do nesmírných hodnot.
Vážený Pán Boh
robert,2008-06-02 09:57:56
veľmi sa mi páči Váš nick - máte ho naozaj výstižný. Tárate a oblbujete svoje okolie ako všetci Bohovia.
1) gravitačný potenciál sa označuje gréckym písmenom fí a značí niečo úplne iné ako o čom Vy píšete - viď napr. http://www.butkaj.com/fyzika1?lng=103&id_menu=563&id_sub=45&id_left=169
2) písmenom G sa označuje gravitačná konštanta - zase iný pojem ako Vy uvádzate http://www.butkaj.com/fyzika1?lng=103&id_menu=563&id_sub=45&id_left=165
3) gradient potenciálu gravitačného pola predstavuje zmenu potenciálu na jednotku dĺžky. Má význam o ňom hovoriť pri slapových silách - s uvedeným problémom zase nemá nič spoločné. Viď tiež na http://www.butkaj.com/fyzika1?id_menu=563&id_sub=45&id_left=169 dole
4) Ani gravitačný potenciál, ani G a ani gradient gravitačného pola nezávisia od „pomeru hmotnosť a objemu tohto objektu“. To ste si vymysleli úplne sám vo svojej Božej prozreteľnosti?
5) vzťah E=mc^2 vyjadruje ekvivalenciu hmoty a energie (a ďalej je tá veta úplný nezmyselná)
6) „Při kolapsu hvězdy se komprimuje nejen látka, ale i pole,“ A na to ste ako došli? Žiaden zákon zachovania polí predsa neexistuje. Ako už hore Dagmar uviedla, stačí ohriať permanentný magnet na Kurieho teplotu a pole je „fuč“...( a po ochladení je naspäť - kde bolo medzičasom?)
Pane Bože, odpusť mi moje kacírska pripomienky.
V naší galaxii
Piklik,2008-05-30 06:00:31
bylo objeveno k tisícovce pulsarů jak čtu. Tj. asi tolik jich má své rotační osy skloněné tak aby paprsek signálu zasáhl zemi. Je nějaký kosmologický model, který odhadne kolik může být pulsarů jejichž signál míří mimo zemi? Odhadoval bych že mnohonásobně víc. Je nějaké vysvětlení pro tak (předpokládám) veliký počet pulsarů?
vysvětlení
Mortles,2008-05-31 15:35:01
No, prostě bouchla supernova. Za těch miliónů let co tady Galaxie je jich bouchlo opravdu hodně. Kolik neutronových hvězd opravdu je jsou jenom odhady.
Stejná otázka mě napadla také.
Bůh,2008-06-01 03:39:29
Dalo by se to spočítat z pravděpodobného průměrného prostorového úhlu majáku pulzaru, četnosti jejich detekce v prostoru (tu zatím neznáme, ale brzy budeme) a nějakého toho piva navíc.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
