Разгадана многолетняя загадка пульсаров

Полвека природа мерцающего излучения пульсаров была окутана тайной, но в этом году астрономы из США и Польши разгадали звездную загадку, сообщает корреспондент tvbrics.com со ссылкой на журнал Physical Review Letters.

Все дело во взаимодействии электрического и магнитного полей у поверхности звезд. Именно это взаимодействие, как показало моделирование, создает интенсивное радиоизлучение вращающихся звезд.

Напомним, пульсарами называют быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые с определенной периодичностью испускают узкие лучи радиоволн. Стоит отметить, что когда астрономы впервые, в 1967 году, увидели эти звезды, то пришли к совершенно фантастическому выводу - импульсы света посылает инопланетная цивилизация.

Александр Филиппов из Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон, Андрей Тимохин из Зеленогурского университета в Польше и Анатолий Спитковский из Принстонского университета смогли смоделировать распределение плотности электрон-позитронной плазмы вблизи поверхности нейтронной звезды. На этой модели ученые показали: причина мерцания - взаимодействие между электрическими и магнитными полями.

По мнению ученых, сильные электрические поля отрывают электроны от поверхности нейтронной звезды и ускоряют их до экстремальных энергий, в итоге те начинают испускать гамма-лучи. Далее лучи поглощаются сверхсильным магнитным полем пульсара, что производит поток электронов и их античастиц - позитронов, а те, в свою очередь, заставляют электрическое поле осциллировать и генерировать поток электромагнитных волн.

Новоявленные уже заряженные частицы ослабляют электрические поля, заставляя их колебаться. Мощные магнитные поля пульсара «вынуждают» электромагнитные волны уходить в космос. Моделирование плазмы позволило исследователям обнаружить, что эти электромагнитные волны соответствуют радиоволнам, наблюдаемым от пульсаров.

«Процесс чем-то похож на молнию. Из ниоткуда вдруг возникает мощный разряд, производящий облако электронов и позитронов, а затем, как послесвечение, - электромагнитные волны», - отметил руководитель исследования Александр Филиппов.

Ученые впервые создали 2D-модель плазмы, окружающей магнитные полюсы пульсара, что позволило им увидеть объемные электромагнитные волны. Напомним, все предыдущие модели были только одномерными.

Новая модель показывает, как электрические поля пульсара ускоряют заряженные частицы. Ускорение создает высокоэнергетические фотоны, которые взаимодействуют с интенсивным магнитным полем пульсара с образованием электрон-позитронных пар. Именно эти пары создают собственные электрические поля, которые противодействуют и ослабляют начальное поле. В итоге исходное поле становится настолько слабым, что достигает нуля и начинает колебаться между отрицательными и положительными значениями. Это колебательное электрическое поле производит электромагнитное излучение.

Исследователи уверены - новое открытие поможет проектам, основанным на периодичности сияния пульсаров, таким как исследования гравитационных волн. В подобных проектах пульсары используются в качестве космических часов.

Частота сияний настолько выверена, что излучение пульсаров соперничает по точности с атомными часами.

«Если мы понимаем, как происходит само излучение, есть надежда, что мы также сможем создать модель ошибок в часах пульсара», - пояснил Александр Филиппов.

Симуляции авторы исследования намерены расширить, чтобы приблизиться к пониманию реальной физики пульсаров. Со слов ученых, это поможет раскрыть таинственный источник периодических вспышек радиоволн, исходящих от нейтронных звезд и известных как быстрые радиовсплески.


Фото: pixabay.com