Pulsarowa para

Ilustracja odkrytej pary pulsarów. Źrodło: Jodrell Bank Observatory

Odkryto pierwszą parę pulsarów - wyjątkowo gęstych obracających się gwiazd, które "nadają" na falach radiowych. Gwiazdy okrążają się wzajemnie w bardzo zawiłym tańcu. Pierwszy pulsar odkryto w 1967 roku, od tego czasu odkryto ponad 1400 takich obiektów. W 1974 roku odkryto pierwszy układ pulsar-gwiazda neutronowa (odkrycie to w 1993 roku nagrodzono Nagrodą Nobla). Jednak niedawne odkrycie to jedyny znany związany grawitacyjnie układ dwu pulsarów.

Pulsary to rodzaj "pulsujących" gwiazd neutronowych. Gwiazda neutronowa powstaje w czasie wybuchu supernowej - część gwiazdy "rozrzucana" jest w spektakularnym wybuchu, a jądro gwiazdy zapada się. Gwiazda neutronowa ma masę około 2-3 mas Słońca upakowaną w kuli o promieniu rzędu 10 km, co daje średnią gęstość rzędu 1015 g/cm3! (Dla porównania gęstość wody to 1 g/cm3, a średnia gęstość Słońca to 1,4 g/cm3). W "normalnej" gwieździe zachodzą reakcje termojądrowe, palą się coraz cięższe pierwiastki poczynając od wodoru i helu, dzięki nim gwiazda ma energię, którą wyświeca w postaci promieniowania elektromagnetycznego. W gwieździe neutronowej nie zachodzi spalanie, więc nie tworzy się energia. Dlatego, choć gwiazda neutronowa powstaje jako obiekt bardzo gorący, bardzo szybko też stygnie, bo nie ma co ją "ogrzewać".

Pulsary emitują promieniowanie radiowe o dużym natężeniu, ale nie izotropowo, lecz w wąskiej wiązce. Gwiazdy te mają silne pole magnetyczne i to ono odpowiedzialne jest za kierunkowe promieniowanie pulsara. Gdy gwiazda rotuje wraz z nią porusza się ta wiązka - analogicznie do latarni morskiej. Obserwator, jeśli znajdzie się pod odpowiednim kątem w stosunku do pulsara-latarni, będzie "omiatany" jego promieniowaniem. Choć latarnia morska świeci cały czas, my widzimy tylko jej miganie - okresowe pojawianie się wiązki światła. W przypadku pulsarów mamy do czynienia z pulsującym sygnałem radiowym.

Odkrycie układu dwu gwiazd neutronowych nazwanych PSR J0737-3039 ogłoszono w 2003 roku. Obserwacji dokonała międzynarodowa grupa naukowców z Włoch, Australii, Wielkiej Brytanii i USA. Zaproponowali oni następujące wytłumaczenie odkrycia: mamy do czynienia z duetem, w skład którego wchodzi obracający się pulsar i niepulsująca gwiazda neutronowa. Nieco później w tym samym roku, naukowcy pracujący w Parkes Observatory w Nowej Południowej Walii w Australii, stwierdzili, iż w rzeczywistości obie gwiazdy to pulsary - oznaczało to pierwsze potwierdzone odkrycie podwójnego układu pulsarów. Gwiazdy tego układu oznaczono po prostu jako A i B. Składnik A pulsuje z okresem 2.8 s, składnik B z okresem 23 ms.

Układ ten znajduje się w naszej Galaktyce w odległości około 2 tysięcy lat świetlnych od Ziemi. Składniki oddalone są od siebie o 800 tys. km, obiegają wspólny środek masy w czasie 2.4 godziny, co czyni je jednymi z najszybszych gwiazd we Wszechświecie.

Ilustracja tłumaczy obserwacje i pokazuje jak działa układ dwu pulsarów. Ponieważ pulsar A i B okrążają się nawzajem, więc okresowo składnik A oświetla składnik B, a wówczas jasność gwiazdy B wzrasta.

Naukowcy byli zdziwieni odkrywając, że pulsar B jest "włączony" (świecący) tylko w określonych pozycjach na swojej orbicie. Wyglądało to jakby coś włączało i wyłączało miganie pulsara B. Fredrick Jenet i Scott Ransom, autorzy pracy, która 29 kwietnia ukazała się w Nature, uważają, że to coś jest blisko związane z radio-emisją pochodzącą z pulsara A. Autorzy są przekonani, że składnik B staje się jasny, gdy jest podświetlany przez emisje składnika A. Strumień energii z pulsara A wpływa na pole magnetyczne pulsara B powodując zmiany jego gęstości strumienia oraz kształtu wysyłanego pulsu. Opierając się na Einsteinowskiej Teorii Grawitacji autorzy przewidzieli ewolucję tego układu w przyszłości: ponieważ jest to układ silnie oddziaływujący grawitacyjnie, to ich wzajemne przyciąganie zmieni w przyszłości emisje promieniowania z pulsara A, a to z kolei spowoduje, że w innym położeniu na orbicie składnik B będzie podświetlany przez A. Swoje badania autorzy oparli o obserwacje wykonane przez teleskop Green Bank w Zachodniej Wirginii (USA). Odkryty układ może stać się kamieniem milowym nauki o pulsarach radiowych, a stworzony model jest krokiem w kierunku ich zrozumienia.

Na stronie Jodrell Bank Observatory można znaleźć animacje obrazujące powstanie układu dwu pulsarów oraz animacje ich ruchu.

4 maja 2004
Źródło | Karolina Zawada

Liczba odsłon: 1193