Pulsar

Pulsarer är neutronstjärnor som snurrar snabbt och producerar enorm elektromagnetisk strålning i en smal stråle. Neutronstjärnor är mycket täta och har korta, regelbundna snurrar. Detta ger ett mycket exakt intervall mellan pulserna som varierar från ungefär millisekunder till sekunder för en enskild pulsar. Pulsen kan endast ses om jorden befinner sig tillräckligt nära strålens riktning. På samma sätt som du bara kan se en fyr när strålen lyser i din riktning.

Pulserna matchar stjärnans vändningar. Snurrandet orsakar en fyrtornseffekt, eftersom strålningen bara syns med korta intervaller. Werner Becker från Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics sade nyligen,

Sammansatt optisk/X-ray bild av krabbnebulosan. Den visar den energi som kommer från den omgivande nebulosan och som orsakas av magnetfält och partiklar från den centrala pulsaren.

Vela Pulsar, en neutronstjärna som är resterna av en stjärna efter en supernova (en stor explosion av en stjärna). Den flyger genom rymden, drivet av materia som kastas från en av de punkter där neutronstjärnan vänds.

Upptäckt

Den första pulsaren upptäcktes 1967. Den upptäcktes av Jocelyn Bell Burnell och Antony Hewish. De arbetade vid universitetet i Cambridge. Den observerade emissionen hade pulser som var separerade med 1,33 sekunder. Pulserna kom alla från samma plats på himlen. Källan höll sig till siderisk tid. Till en början förstod de inte varför pulsarer har en regelbunden förändring i strålningsstyrkan. Ordet pulsar är en förkortning för "pulserande stjärna".

Den ursprungliga pulsaren, som nu kallas CP 1919, producerar radiovågor, men senare har pulsarer visat sig producera strålning i röntgen- och/eller gammastrålning.

Nobelpris

1974 blev Antony Hewish den första astronomen som fick Nobelpriset i fysik. Kontroverser uppstod eftersom han fick priset medan Bell inte fick det. Hon hade gjort den första upptäckten när hon var hans doktorand. Bell hävdar att hon inte är bitter på denna punkt och stöder Nobelpriskommitténs beslut. "Vissa människor kallar det för No-Bell-priset eftersom de känner så starkt att Jocelyn Bell Burnell borde ha fått dela på priset".

1974 upptäckte Joseph Hooton Taylor Jr. och Russell Hulse för första gången en pulsar i ett binärt system. Denna pulsar kretsar kring en annan neutronstjärna med en omloppstid på bara åtta timmar. Einsteins allmänna relativitetsteori förutsäger att detta system borde avge stark gravitationsstrålning, vilket gör att banan kontinuerligt drar ihop sig när den förlorar bankraft. Observationer av pulsaren bekräftade snart denna förutsägelse och gav det första beviset någonsin för förekomsten av gravitationsvågor. Sedan 2010 stämmer observationer av pulsaren fortfarande överens med den allmänna relativitetsteorin. År 1993 tilldelades Taylor och Hulse Nobelpriset i fysik för upptäckten av denna pulsar.

Jocelyn Bell Burnells diagram

Sorter av pulsarer

Astronomer vet att det finns tre olika typer av pulsarer:

Rotationsdrivna pulsarer, där strålningen orsakas av förlusten av rotationsenergi; strålningen orsakas av att neutronstjärnan saktar ner i sin rotationshastighet.
Ackretionsdrivna pulsarer (som är de flesta men inte alla röntgenpulsarer), där den potentiella gravitationsenergin hos materia som faller på pulsaren orsakar röntgenstrålar som kan tas emot från jorden, och
Magnetar, där ett extremt starkt magnetfält förlorar energi, vilket orsakar strålningen.

Även om alla tre typerna av objekt är neutronstjärnor är de saker som de kan ses göra och den fysik som orsakar detta mycket olika. Men det finns vissa saker som är likartade. Till exempel är röntgenpulsarer förmodligen gamla rotationspulsarer som redan har förlorat det mesta av sin energi, och som kan ses igen först efter att deras binära följeslagare expanderat och materia från dem börjat falla på neutronstjärnan. Ackretionsprocessen (materia som faller på neutronstjärnan) kan i sin tur ge neutronstjärnan tillräckligt med energi i form av vinkelmoment för att den ska kunna förvandlas till en rotationsdriven millisekundspulsar.

Använder

Exakt klocka För vissa millisekundspulser är pulsationens regelbundenhet mer exakt än en atomklocka. Denna stabilitet gör att millisekundpulsarer kan användas för att fastställa efemeridtid eller för att bygga pulsarklockor.

Timing noise är ett namn för oegentligheter i rotationen som observeras hos alla pulsarer. Detta tidsmässiga brus kan observeras som slumpmässiga förändringar i pulsfrekvensen eller fasen. Det är okänt om tidsbrus är relaterat till pulsars störningar.

Andra användningsområden

Studiet av pulsarer har lett till många användningsområden inom fysik och astronomi. Viktiga exempel är beviset på gravitationsstrålning enligt den allmänna relativitetsteorin och det första beviset på exoplaneter. På 1980-talet mätte astronomer pulsarstrålning för att bevisa att den nordamerikanska och den europeiska kontinenten glider bort från varandra. Denna rörelse är ett bevis på plattentektonik.

Viktiga pulsarer

Magnetar SGR 1806-20 producerade den största energiburst i galaxen som någonsin setts i ett experiment den 27 december 2004.
PSR B1931+24 "... ser ut som en normal pulsar i ungefär en vecka och "stängs sedan av" i ungefär en månad innan den producerar pulser igen. [...] denna pulsar saktar ner snabbare när pulsaren är på än när den är avstängd. [...] hur den saktar ner måste ha att göra med radioenergin och det som orsakar den, och den extra långsamheten kan förklaras av en vind av partiklar som lämnar pulsarens magnetfält och saktar ner hastigheten på pulseraren. [2]
PSR J1748-2446ad är med sina 716 Hz (antal varv per sekund) den snabbaste kända pulsaren som snurrar.

Andra källor

Lorimer D.R. & M. Kramer 2004. Handbook of pulsar astronomy. Cambridge Observing Handbooks for Research Astronomers.