Astronomi

Mengapa sebilangan bintang neutron menjadi pulsar?

Mengapa sebilangan bintang neutron menjadi pulsar?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Saya mengesyaki ini mungkin merupakan masalah terbuka dalam astronomi, tetapi saya harus bertanya pula.

Nampaknya tidak ada perbedaan skala besar dalam pembentukan pulsar dari pembentukan bintang neutron "normal". Namun pulsar akhirnya memancarkan sinaran elektromagnetik, sementara yang lain - bintang neutron "diam radio" - tidak.

Mengapa sebilangan bintang neutron terbentuk sebagai pulsar, sementara yang lain tidak?

Ini sebahagiannya berdasarkan Apa yang menyebabkan bintang menjadi pulsar ?, tetapi jawapannya tidak merangkumi bahagian ini.


Pemahaman saya adalah bahawa kebiasaan bagi bintang neutron menjadi pulsar sejurus selepas terbentuk.

Syaratnya ialah medan magnet yang kuat dan putaran yang cepat (lebih cepat daripada tempoh putaran beberapa saat). Yang terakhir nampaknya merupakan akibat yang hampir tidak dapat dielakkan dari pemeliharaan momentum sudut dan yang pertama mesti dibantu (jika tidak dijelaskan sepenuhnya) dengan pemeliharaan fluks magnet sebagai inti dari bintang besar runtuh (lihat perbincangan dalam Reisenegger 2007).

Tetapi menjadi diperhatikan sebagai pulsar, sumbu putaran dan medan magnet harus berorientasi dengan cara tertentu, sehingga sinaran Doppler yang didorong dan disinari menyapu ke atas Bumi. Keperluan ini bermaksud bahawa kita hanya dapat melihat sebilangan kecil pulsar di luar sana.

Sebenarnya terdapat kategori "pulsar radio diam" - ini dikesan oleh denyutan radiasi tenaga tinggi mereka tetapi tidak dilihat sebagai pulsar radio. Ideanya di sini adalah bahawa pancaran kurang ekstrem untuk sinaran tenaga tinggi, yang memungkinkan untuk dilihat.

Fenomena pulsar juga bersifat sementara. Setelah tenaga kinetik putaran pulsar diekstraksi dan berputar di luar "garis kematian pulsar", atau jika kerosakan medan magnet berlaku dengan cepat, maka pulsar harus dimatikan. Sebilangan besar (atau lebih) bintang neutron di Galaxy kita bukan lagi pulsar. Kemerosotan garis kematian sedemikian rupa (misalnya, lihat Arons 1999) sehingga walaupun pulsar dilahirkan dengan bidang yang agak lemah ($ 10 ^ {6} $ T!) Ia masih harus dilahirkan dengan tempoh putaran cukup pendek ($ < 1 $ s) untuk menghasilkan fenomena pulsar pada mulanya.

Anda mungkin menganggap perbincangan / simulasi dalam makalah ini menarik.


Pulsar

Pulsar tidak akan terdengar seperti jam yang bagus jika mereka dapat didengar. Terdapat variasi nadi-ke-nadi yang besar, dan nadi sesekali mungkin juga hilang. Beberapa ratus ledakan pelepasan radio secara bersama-sama ditambahkan di antara satu sama lain membentuk profil nadi bersepadu yang stabil, tetapi profil ini lebih berfungsi sebagai "tetingkap" yang menyaksikan pelbagai variasi nadi yang membingungkan. Secara amnya, denyut nadi individu sedikit menyerupai profil bersepadu, selalunya lonjakan tajam muncul lebih kurang secara rawak di dalam tingkap. Walau bagaimanapun, dalam beberapa kes, tingkah laku ini cukup koheren, dengan denyut nadi yang lebih kecil (subpulse) muncul di satu tepi tetingkap dan terus bergerak melintasi sehingga hilang di tepi yang lain. Subpulse melayang ini terdapat di 10% pulsar, dengan PSR 0809 + 74 menjadi contoh klasik. Pulsar lain (PSR 0826-34) adalah contoh yang luar biasa kerana ia mempunyai profil yang sangat luas di mana dapat dilihat empat atau lima subpulses sekaligus. Subpulse ini berjarak sekitar 30 ° (mendefinisikan 360 ° sebagai satu tempoh nadi) dan bergerak bersama-sama. Tafsirannya adalah bahawa kita melihat hampir sepanjang paksi putaran bintang neutron yang juga bermagnet hampir sepanjang paksi putaran, dan oleh itu, kita hampir selalu berada dalam pancaran pancaran pulsar. Kedua-dua drifters ini juga menunjukkan nulling (seperti beberapa nondrifters), fenomena di mana pulsar menghilang, menjadi tidak dapat dikesan sepenuhnya selama 10 hingga 1000 tempoh sebelum muncul semula secara tiba-tiba. One pulsar, PSR 0904 + 77, tidak pernah dilihat sejak pengesanan pertama. Sekiranya bukan pemerhatian palsu, ini adalah contoh nulling yang melampau.

Fenomena nulling menunjukkan bahawa tindakan pulsar dapat berhenti, dan memang, ia mesti berlaku sekiranya semua pulsar menjadi perlahan. Konsekuensi yang tidak dapat dielakkan adalah pengumpulan pulsar yang lebih tua dan lebih lambat, sedangkan secara amnya pulsar rata-rata mempunyai jangka masa ∼0,5 saat dan pulsar paling lambat (PSR J1951 + 1122 pada masa ini) mempunyai jangka masa hanya 5.1 saat. Sumber sinar-X binari berdenyut, sebaliknya, mempunyai jangka masa 700 saat atau lebih lama. Nampaknya, pulsar seperti itu mesti hilang dengan cepat apabila ia perlahan di bawah 1 saat atau lebih. Pulsar dengan jangka masa 1 saat mempunyai kadar perlambatan ∼10 −14 saat / saat, menunjukkan bahawa mereka akan hidup hanya ∼10 14 saat = 3 × 10 6 tahun. Oleh kerana sebahagian besar masa dihabiskan sebagai pulsar lambat, jangka hayat pulsar yang biasa masih dijangkakan beberapa juta tahun tanpa mengira seberapa pantas pulsar berputar semasa kelahiran.

Melambatkan pulsar terpantas jauh lebih rendah daripada rata-rata, suatu pertentangan yang kelihatan. Diperlukan ∼4 × 10 8 tahun untuk pulsar 1.558-msec menjadi pulsar 3-msec dan sangat lama untuk menjadi pulsar 4-detik. Dalam gambar bintang neutron berputar bermagnet, medan magnet yang kuat menghubungkan pasangan berputar ke sekelilingnya. Oleh itu, medan magnet yang luar biasa lemah akan menyumbang kepada kadar perlambatan yang kecil. Memang, hanya apabila pulsar cepat mempunyai medan magnet yang lemah, kita dapat berharap dapat memerhatikannya, kecuali jika ia dilihat sejurus selepas kelahiran. Crab pulsar berumur 1000 tahun dan berputar pada 33 msec. Sekiranya kita mengukur jangka hayatnya (dengan medan magnetnya yang kuat strong4 × 10 12 G) dengan kadar putaran 1.5 msec, kita dapati tempohnya akan berlipat ganda hanya dalam beberapa tahun. Oleh itu, hanya dalam supernova segar yang dapat berharap dapat melihat pulsar milisaat yang sangat magnet. Kejadian seperti itu jarang terjadi berabad-abad antara peristiwa supernova yang diketahui di galaksi kita sendiri, dan tidak jelas bahawa awan serpihan yang padat di sekitarnya akan memungkinkan pulsar bersinar sejak awal. Supernova lebih kerap dilihat di galaksi lain (terdapat banyak di antaranya), tetapi pulsar yang berkaitan belum dapat dikesan (mungkin mereka tidak cukup terang untuk dilihat pada jarak yang sangat besar — ​​megaparsecs). Tanpa diduga, supernova SN 1987A di LMC berdekatan belum menunjukkan bukti bahawa ia mengandungi pulsar, bahkan 13 tahun selepas peristiwa itu. Oleh kerana jangka hayatnya yang panjang, pulsar milisaat adalah sebahagian besar kelas yang terkumpul di galaksi, sedangkan pulsar medan yang sangat bermagnet adalah populasi muda, dan kita tidak melihat yang lama kerana mereka akan berputar dan menjadi terlalu pingsan ( walaupun tiada kesan penuaan lain yang masuk: penyejukan, kemungkinan kerosakan medan magnet, dll.). Ironinya, pulsar lebih mudah diamati jika medan magnet tidak terlalu kuat, walaupun mungkin pulsar memerlukan medan kuat untuk beroperasi di tempat pertama.


Mengapa Pulsar Adalah Beberapa Objek Paling Berbahaya di Alam Semesta

Alam Semesta adalah tempat yang sangat tidak ramah. Dari ruang sepi yang sejuk hingga planet yang terbakar, tidak ada kekurangan faktor maut. Terdapat, bagaimanapun, kejadian kosmik tertentu yang menonjol sebagai sangat mematikan.

Izinkan saya memperkenalkan anda kepada pulsar objek ekstrem yang hanya beberapa ribu yang ditemui.

Untuk memahami apa itu pulsar, pertama kita harus memeriksa bintang neutron. Apabila bintang berkali-kali jisim kita menghabiskan bekalan helium, sesuatu yang menarik berlaku. Daripada menjadi raksasa merah dan akhirnya kerdil putih, graviti menghancurkan bintang yang sedang mati ke dalam.

Ketika bintang dihancurkan, unsur-unsur di dalamnya menjadi menyatu dan memberi jalan kepada unsur-unsur baru yang akhirnya menghasilkan teras besi. Apabila ini berlaku, bintang itu jatuh sepenuhnya ke dalam kerana besi tidak mempunyai tenaga untuk melepaskan.

Kekuatan penghancuran bintang ini sangat kuat sehingga menyebabkan elektron dan proton, yang biasanya tidak suka berada dekat, untuk bergabung menjadi neutron. Neutron ini kemudian dihancurkan menjadi bola nuklear seukuran sebuah kota kecil.

Bagaimana dengan bintang yang lain?

Nah, perkara di luar bola neutron disedut pada sekitar 25% kelajuan cahaya dan meletup ke luar dalam supernova besar-besaran. Ini kemudian meninggalkan bintang neutron di tempatnya sebagai objek dengan jisim 1 juta Bumi tetapi selebar sekitar 15 batu. Seperti disebutkan, berat astronomi ini mirip dengan meletakkan Mt. Everest dalam secawan kopi. Bercakap tentang padat.

Graviti objek ini sebenarnya sangat padat sehingga melengkung sehingga anda dapat melihat bahagian depan dan belakangnya.

Di sinilah pulsar masuk. Pulsar adalah bintang neutron yang dapat berputar hingga 632 kali sesaat. Beberapa ratus bahkan telah ditemui yang melanggar peraturan ini dan putaran lengkap dalam milisaat. Mereka memperoleh nama dari denyut gelombang radio yang berlaku setiap kali berputar dan menghadap ke Bumi.

Medan magnet yang terbentuk dari tarian yang luar biasa ini cukup kuat dan hanya sebahagian kecil tenaga yang dikeluarkan lebih banyak daripada yang kita hasilkan selama bertahun-tahun di Bumi.

Apa yang menjadikan pulsar berpotensi berbahaya, adalah produk sampingannya. Seperti disebutkan di atas, pulsar cenderung mengeluarkan gelombang radio, namun tidak semuanya melakukan ini. Beberapa pulsar sebenarnya melepaskan sinar gamma yang jauh lebih mematikan.

Lebih buruk lagi, daripada satu baris sinar-gamma yang dilepaskan dalam ledakan sinar gamma (GRB), pulsar dapat melepaskan kipas gelombang berbahaya ini. Tidak seperti foton dalam gelombang radio, yang cukup lemah ketika berinteraksi dengan atom kita, foton sinar gamma mudah menembusi badan kita dan dapat menjadikan atom kita radioaktif…atau mungkin mengubah kita menjadi Hulk, siapa tahu?

Bahaya tambahan yang mungkin timbul dengan pulsar adalah ketika dua pulsar terlalu dekat satu sama lain. Objek yang sudah kuat ini akan memulakan tarian mematikan yang diakhiri dengan perlanggaran besar. Letupan ini lebih kuat daripada supernova, berkaitan dengan jumlah gelombang graviti yang dilepaskan, dan dikenal sebagai kilonova.

Nasib baik bagi kita, tidak ada pulsar dalam jarak meludah Bumi, tetapi bahaya yang ditimbulkannya sangat nyata. Sekiranya objek-objek ini menjadi lebih padat, benda-benda tersebut akan runtuh dan menjadi lubang hitam.

Sukar untuk mengkaji bintang pulsar dan neutron secara umum kerana tidak ada bintang yang dekat dengan Bumi. Walau bagaimanapun, memandangkan jumlah bintang neutron di Alam Semesta yang dianggarkan, kemungkinan kita bahkan belum hampir menemui bilangan pulsar yang sebenarnya di angkasa.

Membayangkan seberapa banyak daya yang terkandung di suatu kawasan seukuran kota sangat membingungkan tetapi, sekali lagi, begitu pula ruang yang selebihnya. Apa pendapat anda mengenai pulsar? Adakah cara kita berpotensi memanfaatkan tenaga besar mereka? Beritahu saya pendapat anda di bawah.


Ahli astronomi Baru Melihat Bintang Mati Makan Jirannya, Yang Cukup Sakit

Setelah bintang mati, ia berubah menjadi lubang hitam atau bintang neutron. Pulsar adalah bintang neutron ultra padat yang berputar adalah selang waktu biasa, memancarkan cahaya secara berkala seperti rumah api. Kadang kala pulsar adalah sebahagian daripada sistem binari bintang neutron yang bertambah. Mereka mengeluarkan bahan & gas serta debu yang berdekatan dari bintang rakan tetangga & mdash dan kemudian menembak sinar-X ke angkasa beberapa minggu kemudian.

Pulsar yang dimaksudkan, SAX J1808.4-3658, berputar dengan sangat cepat, sekitar 401 putaran setiap saat, dan dijumpai 11.000 tahun cahaya dari Bumi di buruj Sagittarius. Seperti harimau yang lapar, SAX J1808.4-3658 mengelilingi bintang pendampingnya setiap dua jam. Diperlukan 12 hari untuk bahan yang terkumpul itu berpusing ke dalam sebelum ledakan luar biasa.

& ldquoPerhatian ini membolehkan kita mengkaji struktur cakera penambahan, dan menentukan seberapa cepat dan mudah bahan dapat bergerak ke dalam ke bintang neutron, & rdquo Adelle Goodwin, seorang Ph.D. calon di Monash School of Physics and Astronomy, kata dalam satu kenyataan media. Penyelidik tidak pernah menangkap proses dari awal hingga akhir & mdashuntil sekarang.

Kajian terdahulu menunjukkan bahawa bintang itu akan mula bertindak. Oleh itu, para saintis menunjukkan tujuh instrumen yang berbeza & merangkumi pelbagai frekuensi & mdashat SAX J1808.4-3658, termasuk Observatori Swift X-Ray NASA dan Instrumen yang Lebih Baik, yang kini diikat ke Stesen Angkasa Antarabangsa.

& ldquoMenggunakan beberapa teleskop yang sensitif terhadap cahaya dalam pelbagai tenaga, kami dapat mengesan bahawa aktiviti awal berlaku berhampiran bintang pendamping, di pinggir luar cakera penambahan, dan diperlukan 12 hari untuk cakera dibawa ke keadaan panas dan untuk bahan yang berpusing ke dalam bintang neutron, dan sinar-X dihasilkan, & rdquo Goodwin berkata.

Pasukan itu, yang merangkumi penyelidik dari Universiti New York Abu Dhabi, juga menemui cakera bahan yang kaya dengan helium. (Ini pelik, kerana hidrogen membentuk sebahagian besar cakera pertambahan yang mengelilingi pulsar.)

Para saintis menyampaikan karya mereka pada hari Isnin di Persatuan Astronomi Amerika maya dan menerbitkannya pada 6 Mei di Makluman Bulanan Persatuan Astronomi Diraja.

& ldquoKerja ini membolehkan kita memberi penerangan mengenai fizik sistem bintang neutron, dan memahami bagaimana ledakan letupan ini mula-mula dicetuskan, yang telah lama membingungkan para astronom, & rdquo astrofisikawan David Russell, dari NYU Abu Dhabi, kata dalam kenyataan itu.


Dari pulsar ke magnetar? Atau sebaliknya?

Bintang neutron adalah bintang yang dahulunya besar yang kehabisan bahan bakar dan meletup sebagai supernova. Oleh kerana graviti memaksa bintang untuk runtuh ke ukuran sebuah kota kecil, bintang menjadi sangat padat sehingga satu sendok teh bintang yang runtuh itu akan mempunyai massa sebanyak gunung. Inti bintang, sekarang bintang neutron, dapat berputar secepat 10 kali sesaat atau lebih. Lama kelamaan putaran inti dapat mulai dipercepat dengan menarik bahan dari sekelilingnya, berputar lebih dari 700 kali sesaat!

Beberapa bintang neutron, yang disebut pulsar radio, mempunyai medan magnet yang kuat dan memancarkan gelombang radio dalam denyutan yang boleh diramal dan boleh dipercayai. Bintang-bintang neutron yang lain mempunyai medan magnet yang lebih kuat, memaparkan gelombang sinar-X dan sinar gamma bertenaga tinggi. Ini disebut magnetar, dan medan magnetnya adalah yang terkuat di alam semesta, satu trilion waktu lebih kuat daripada matahari kita.

Sejak tahun 1970-an, saintis telah menganggap pulsar dan magnetar sebagai dua populasi objek yang berbeza. Tetapi, dalam dekad terakhir, bukti telah muncul yang menunjukkan mereka kadang-kadang merupakan tahap evolusi satu objek. Bintang neutron dan magnetar mungkin hanya dua sisi duit syiling yang sama - pertama ia adalah pulsar radio dan kemudian menjadi magnetar. Atau mungkin sebaliknya.

Beberapa saintis berpendapat bahawa objek seperti magnetar secara beransur-ansur berhenti memancarkan sinar-X dan sinar gamma dari masa ke masa. Yang lain mengemukakan teori yang berlawanan: bahawa pulsar radio menjadi yang pertama dan kemudian, dari masa ke masa, medan magnet muncul dari bintang neutron menyebabkan ledakan seperti magnetar itu bermula.

Tidak ada yang tahu pasti senario mana yang betul, tetapi ini adalah kawasan kajian aktif di kalangan ahli astronomi. Video NASA di atas & # 8211 yang dikeluarkan pada 30 Mei 2018 & # 8211 mempunyai lebih banyak lagi.

Artis & konsep # 8217s pulsar radio, melalui NASA ScienceCast.

Intinya: Pulsar radio dan magnetar mungkin dua sisi duit syiling yang sama, iaitu dua tahap dalam kehidupan satu objek.


Mengapa Planet Pulsar Jarang?

Planet Pulsar adalah jenis planet pertama yang pernah ditemui di luar sistem suria, dan mengejutkan dunia astronomi. Ini bukan planet yang kita harapkan: planet seperti sistem suria di sekitar bintang seperti Matahari. Sebaliknya, planet-planet ini mengorbit pulsar, bintang neutron yang berputar dengan cepat (inti bintang besar yang sangat padat yang meletup sebagai supernova). Namun, sejak penemuan awal mereka pada tahun 1992, hanya lima planet pulsar yang ditemukan, menjadikannya sangat jarang. Kurang daripada 1% pulsar didapati menjadi host planet. Dalam makalah ini, penulis meneroka bagaimana planet-planet ini mungkin terbentuk sebagai cara untuk menjelaskan kelangkaan planet pulsar.

Rajah 1: Paksi jisim dan separa utama pulsar dalam bulatan berwarna (biru untuk planet yang disahkan, merah untuk bintang urutan utama, hitam untuk bintang berjisim rendah dan kerdil coklat, hijau untuk bintang neutron, ungu untuk kerdil putih berat, dan kuning untuk kerdil putih berjisim rendah). Asterisk violet adalah lapan planet, Bulan, dan planet kerdil tali pinggang asteroid Ceres untuk rujukan. Garis hitam adalah had pengesanan untuk pulsar milisaat pantas (garis bawah) dan pulsar normal (garis atas).

Senario pembentukan:

  • Planet yang bertahan dari supernova: Senario pembentukan yang paling jelas adalah bahawa planet-planet terbentuk serentak dengan bintang asal sama seperti sistem suria kita sendiri. Walau bagaimanapun, banyak ahli astronomi percaya bahawa bintang di atas 3 jisim suria (3x jisim Matahari) tidak dapat membentuk planet, dan bintang yang menjadi supernova menjadi bintang neutron sekurang-kurangnya 8 jisim suria. Walaupun ia dapat terbentuk, planet ini harus mengelak dari dimakan ketika bintang membengkak menjadi supergiant merah dan kemudian bertahan setelah letupan supernova menghilangkan sebahagian besar jisim dari sistem, senario yang tidak mungkin.
  • Cakera pengganti Supernova: Selepas supernova, beberapa bahan jatuh kembali ke dalam cakera di mana, seperti pada cakera protoplanet, ia mungkin membentuk planet. Walau bagaimanapun, cakera & # 8220 fallback ini & # 8221 dijangka mempunyai momentum sudut sedikit, yang bermaksud bahan tidak mempunyai kelajuan putaran yang cukup untuk mengelakkan jatuh kembali ke bintang neutron. (Contohnya, roket yang ditembak secara menegak ke atas akan jatuh kembali ke Bumi. Ia memerlukan & # 8220sidew & # 8221 halaju untuk masuk ke orbit dan mengelakkan memukul Bumi.)
  • Kehancuran bintang pendamping: Bintang pendamping jisim rendah yang mengorbit bintang neutron kehilangan jisim melalui penyejatan. Sekiranya penyejatannya cukup kuat, bintang itu dapat dimusnahkan sepenuhnya, serpihannya kemudian membentuk cakera yang mengorbit bintang neutron dengan jisim sekitar 10% jisim Bumi.
  • Penyejatan rakan: Hasil alternatif penyejatan dari sinaran pulsar yang kuat adalah bahawa bintang pendamping kehilangan begitu banyak jisim sehingga dikurangkan ke ukuran planet.

Penulis menentukan bahawa planet pulsar kemungkinan terbentuk hanya apabila terdapat bintang pendamping jisim rendah ke bintang neutron. Hampir setiap bintang dengan jisim yang cukup untuk menjadi supernova dilahirkan dengan bintang pendamping. Walau bagaimanapun, hanya 10% sahabat yang mempunyai jisim yang cukup rendah untuk menjadikan planet pulsar sebagai kemungkinan yang realistik. Dari jumlah tersebut, hanya sekitar 10% yang mampu bertahan di orbit terikat secara graviti setelah bintang besar itu menjadi supernova. Ini bermaksud bahawa hanya

1% progenitor bintang neutron (bintang yang akhirnya menjadi bintang neutron) bahkan berpotensi membentuk planet pulsar.

Sekiranya bintang terganggu dan membentuk cakera, cakera menerima sinaran kuat dari pulsar yang memanaskan dan membantu menguap cakera. Sekiranya kepadatan permukaan cakera sangat besar, zon mati terbentuk di dalam cakera di mana bahan dapat membina sehingga membentuk planet. Cakera dengan kepadatan permukaan yang lebih rendah tidak dapat melindungi cakera dengan berkesan untuk mengelakkan penyejatannya dan oleh itu tidak dapat membentuk planet. Hanya apabila bintang pendamping terganggu ke dalam cakera yang cukup besar, ada kemungkinan nyata planet kemudian terbentuk.

Hanya dalam keadaan yang sangat spesifik sahaja planet dapat terbentuk di sekitar pulsar. Mereka memerlukan bintang pendamping dengan jisim rendah, yang hanya dimiliki oleh sekitar 10% keturunan bintang neutron. Dari jumlah tersebut, hanya 10% yang dapat bertahan dari letupan supernova. Dari yang terselamat, beberapa mungkin tersejat menjadi massa planet, sementara yang lain mungkin terganggu oleh pulsar. Sekiranya berlaku gangguan, cakera seterusnya perlu cukup padat untuk menahan sinaran pulsar yang cukup lama untuk menghasilkan bintang.

Dari lima planet pulsar yang diketahui, penulis percaya bahawa tiga planet dalam sistem PSR 1257 + 12 terbentuk dari cakera bintang yang terganggu, planet yang mengorbit PSR J1719-1438 adalah inti dari kerdil putih yang menguap, dan planet di sekitar PSR B1620-26 ditangkap bersama kerdil putihnya, dengan planet ini sekarang mengorbit keduanya sebagai planet berputar.


Misi NICER NASA Mendedahkan Kejutan Bintang Neutron yang Tidak Dijangka

Bintang neutron J0030 + 0451, terletak 1.100 tahun cahaya di buruj Pisces, adalah. [+] Bintang neutron pertama yang dibuat peta permukaannya. Ciri-cirinya cukup mengejutkan, dan membatalkan model biasa yang telah kami gunakan untuk memahami bintang neutron.

Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA

Selepas supernova biasa, sisa jirim yang runtuh ditinggalkan.

Ini gambar inti Crab Nebula, bintang muda dan besar yang baru-baru ini mati dalam keadaan luar biasa. [+] Letupan supernova, memperlihatkan ciri-ciri riak ini kerana adanya bintang neutron yang berpusing dan cepat berputar: sebuah pulsar. Pada usia hanya 1,000 tahun, pulsar muda ini, yang berputar 30 kali sesaat, nampaknya biasa dengan pulsar biasa.

Objek ini - bintang neutron - kira-kira 90% neutron, dikelilingi oleh cangkang yang mengandungi zarah bermuatan.

Inti bintang neutron diharapkan terbuat dari neutron dan plasma quark-gluon neutral, dengan. [+] lapisan terluar yang mengandungi zarah bebas yang terisi. Bintang berputar dianggap membawa ke medan magnet dipol, tetapi medan sebenarnya mungkin lebih rumit.

Ketika berputar dengan cepat, mereka menghasilkan medan magnet yang kuat, mempercepat zarah dan memancarkan denyutan elektromagnetik.

Vela pulsar, seperti semua pulsar, adalah contoh mayat bintang neutron. Gas dan jirim. [+] Di sekitarnya cukup umum, dan mampu memberikan bahan bakar untuk perilaku berdenyut bintang-bintang neutron ini.

Apabila denyut nadi memotong garis pandangan kita, kita mengesannya: inilah sebabnya mengapa beberapa bintang neutron adalah pulsar.

Pada tahun 2019, saintis mengukur denyutan yang berasal dari bintang neutron dan dapat mengukur. [+] bagaimana kerdil putih yang mengorbitnya menunda denyutan. Dari pemerhatian tersebut, para saintis menentukan bahawa ia mempunyai jisim sekitar 2.2 jisim suria: bintang neutron paling berat yang dilihat setakat ini.

Mereka lebih padat daripada nukleus atom tetapi tidak terlalu besar, jika tidak, mereka runtuh ke dalam lubang hitam.

Melihat sumber binari, seperti lubang hitam dan bintang neutron, telah mendedahkan dua populasi. [+] objek: jisim rendah di bawah kira-kira 2.5 jisim suria dan jisim tinggi 5 jisim suria ke atas. Walaupun LIGO dan Virgo telah mengesan lubang hitam lebih besar daripada itu dan satu contoh penggabungan bintang neutron yang produknya selepas penggabungan jatuh ke rantau jurang, kami masih tidak pasti apa yang berlaku di sana sebaliknya.

Kolaborasi Frank Elavsky, Universiti Barat Laut dan LIGO-Virgo

Walaupun dengan teleskop paling kuat kami dalam semua panjang gelombang cahaya, bintang neutron hanya muncul sebagai titik.

Gambar VLT kawasan di sekitar bintang neutron RX J1856.5-3754 yang sangat samar. Bulatan biru, ditambah oleh. [+] pengarang, menunjukkan lokasi bintang neutron.

Misi NICER NASA, yang dipasang di ISS pada tahun 2017, berusaha mengubah semua itu.

Rangkaian Komposisi Interior bintang Nutron ExploreR NASA, yang menggunakan akronim tegang NICER, dipasang. [+] menaiki Stesen Angkasa Antarabangsa dan memberikan pengukuran sinar-X bintang neutron yang belum pernah terjadi sebelumnya kepada manusia.

Pemerhatian sinar-X tenaga rendah mengukur isyarat masa hingga 300 nanodetik dan kepekaan yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Dari segi fluks, masa, dan resolusi tenaga, misi NICER NASA mengatasi yang lain. [+] Observatorium yang sudah ada dalam pemerhatiannya terhadap pulsar khususnya dan bintang neutron pada umumnya.

NICER membolehkan pengukuran ukuran, jisim, masa penyejukan, kestabilan, dan struktur dalaman bintang neutron.

Dua model paling sesuai peta bintang neutron J0030 + 0451, dibina oleh keduanya. [+] Pasukan bebas yang menggunakan data NICER, menunjukkan bahawa dua atau tiga 'hot spot' dapat dipasang pada data, tetapi idea warisan bidang bipolar yang sederhana tidak dapat menampung apa yang dilihat oleh NICER.

Zaven Arzoumanian & amp Keith C. Gendreau (Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA)

Untuk satu pulsar khususnya, J0030 + 0451, mereka menentukan jisimnya (1,35 Matahari) dan diameter (25,7 km) secara eksplisit.

Pulsar J0030 + 0451, berdasarkan data NICER, terbukti mempunyai 'hot spot' hanya di bahagian selatannya. [+] hemisfera, yang bermaksud bahawa model magnet yang hanya melibatkan dipol magnet biasa tidak dapat menjelaskan apa yang kita perhatikan. Di sini, sebuah quadrupole besar, dari simulasi, terbukti lebih sesuai dengan data.

Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA

Mereka mengesan "titik panas" di permukaan dan membina peta bintang neutron yang pertama.

Bintang neutron adalah salah satu koleksi jirim yang paling padat di Alam Semesta, yang kuat magnetiknya. Medan [+] menghasilkan denyutan dengan mempercepat jirim. Bintang neutron berputar paling pantas yang pernah kita temui ialah pulsar yang berputar 766 kali sesaat. Namun, sekarang kita mempunyai peta pulsar dari NICER, kita tahu bahawa model dua tiang ini tidak dapat betul medan magnet pulsar lebih kompleks.

Mereka menyimpulkan bahawa medan magnet pulsar lebih kompleks daripada model dua tiang biasa.

Pada inti bintang-bintang neutron yang paling besar, inti individu dapat dipecah menjadi a. [+] plasma quark-gluon. Ahli teori ketika ini berdebat mengenai apakah plasma itu akan wujud, dan jika demikian, adakah ia hanya terdiri dari quark naik-turun, atau sama ada quark aneh juga akan menjadi sebahagian daripada campuran itu.

Ini selangkah lebih dekat ke matlamat utama: menemui keadaan jirim yang ada di teras pulsar.


Bintang Neutron, Pulsar, dan Magnetar

Saya telah memutuskan untuk membuat utas ini dalam usaha untuk memberi penerangan mengenai fenomena astronomi yang sangat menarik yang tidak diketahui oleh masyarakat umum kecuali mereka mempunyai minat dalam bidang astronomi atau mengikuti kelas formal. Saya akan merangkumi bintang-bintang neutron, beberapa jenis pulsar, dan magnetar. Walaupun semua ini adalah bintang, ia adalah bintang sangat berbeza dari visualisasi bintang biasa yang dibayangkan oleh banyak orang ketika memikirkannya. Bintang-bintang ini adalah satu lagi contoh bersinar mengenai keanehan dan keajaiban yang lengkap di Alam Semesta. Oleh itu, tanpa ragu-ragu, mari kita mulakan!

Ringkasan bab
1. Bintang Neutron
2. Pulsar
3. Magnetar

Bintang neutron adalah inti yang tersisa, atau sisa bintang besar yang jauh lebih besar daripada Matahari kita, seperti Raksasa Merah yang telah mengakhiri kitaran hidupnya dalam jenis supernova tertentu yang disebabkan oleh apa yang dikenali sebagai keruntuhan teras, yang disebabkan oleh graviti bintang yang banyak untuk menyokong dirinya lagi. Inti selebihnya biasanya tidak lebih besar daripada kota seperti Manhattan di Bumi tetapi mengandungi sekitar 1.4 kali jisim Matahari kita! Sekiranya anda dapat mengambil satu sudu teh dan 'merampas masalah' dari bintang neutron itu akan menimbang satu bilion tan! Medan magnet bintang neutron hampir sama 1 quadrillion kali lebih kuat daripada Bumi. Bintang neutron masih sangat panas walaupun plasma (atmosfera suria) tidak lagi berada di sekitarnya. Bintang neutron adalah salah satu dari banyak hujung yang dapat diambil oleh bintang, bahkan bintang yang lebih besar yang mempunyai inti sekitar 5 jisim suria dan lebih tinggi berakhir sebagai lubang hitam yang terkenal, tetapi kita tidak akan masuk ke dalamnya. Nama "bintang neutron" berasal dari fakta bahawa bintang itu terdiri daripada hampir semua neutron. Kelajuan melarikan diri bintang neutron adalah kelajuan cahaya 33%, jadi dengan cara anda boleh mengatakan bahawa bintang neutron berada di panggung tepat di bawah 'lubang hitam kerana' graviti melampau yang disebabkan oleh jisimnya yang sangat tinggi. Bintang-bintang neutron berputar agak cepat, biasanya beberapa kali sesaat, dan beberapa bintang berputar beberapa ratus kali sesaat. Ini disebabkan oleh pemeliharaan momentum sudut. Bintang neutron yang paling dekat dengan Bumi adalah PSR J0108-1431, yang merupakan pulsar (bab seterusnya) dan hanya berjarak 280 tahun cahaya. Terdapat lebih dari 1300 bintang neutron yang disahkan dan 10 ^ 5 dipercayai di Bima Sakti.

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/53c503e45d7e.jpg [/ atsimg]
Gambar yang menggambarkan lapisan, di mana permukaannya adalah kerak besi kristal, bintang neutron milik wikipedia.org

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/7080c44c6e53.jpg [/ atsimg]
Gambar PSR J0108-1431 milik chandra.harvard.edu

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/4b4fd630798f.jpg [/ atsimg]
Gambar yang menunjukkan ukuran bintang neutron yang sama dengan Grand Canyon milik Chandra.harvard.edu, bintang quark yang digambarkan hanya bersifat teori dan tidak berkaitan dengan utas ini.

Jenis bintang neutron yang lain, pulsar adalah bintang neutron yang berputar dengan cepat yang menembak jet sinar-X, gelombang radio, dan kadang-kadang sinar gamma pada hampir dengan kelajuan cahaya (186,000 mps) dari kutub magnetnya yang kuat. Bintang neutron jenis ini juga mempunyai medan magnet yang kuat. Masa yang diperhatikan antara nadi mereka adalah antara 1.4 milisaat dan 8.5 saat. Beberapa pulsar mempunyai masa putaran yang tepat seperti jam atom. Pulsar paling tepat digambarkan sama dengan rumah api dalam bagaimana ia kelihatan dan berkelakuan. Jelas nama "pulsar" berasal dari bagaimana bintang berdenyut cahaya dan sinaran elektromagnetik lain ketika berputar. Beberapa pulsar, seperti PSR B1257 +12 diketahui mempunyai planet yang mengorbitnya, yang disebut planet pulsar. Mekanisme tepat bagaimana pulsar memancarkan pancaran sinaran elektromagnetik masih belum diketahui, walaupun telah diketahui wujud sejak ditemui pada bulan Julai 1967. Dipercayai mungkin disebabkan oleh proses elektromagnetik kompleks yang berlaku di kutub yang sangat magnet bintang neutron. Walaupun mekanisme yang tepat masih belum difahami. Kadang kala pulsar akan memancarkan sinaran EM di spektrum cahaya yang kelihatan di medan EM.

[atsimg] http://files.abovetopsecret.com/images/member/6893caa23090.jpg [/ atsimg]
Gambar sinar-X supernova Kes 75, cahaya biru di tengahnya adalah pulsar. Gambar ihsan sciencedaily.com

Terdapat beberapa sub kategori pulsar yang berbeza, pulsar milisaat hanyalah pulsar dengan tempoh putaran milisaat, jadi jelas berputar dengan cepat. Ini biasanya terdapat dalam sistem bintang binari dan dipercayai menghasilkan, atau menarik bahan kepada mereka dari bintang saudaranya. Seperti disebutkan di atas, beberapa pulsar memancarkan sinaran di jalur radio spektrum, yang disebut pulsar radio dan dianggap dikuasakan oleh tempoh putaran yang cepat. Sebahagiannya memancarkan sinaran elektromagnetik dalam jalur sinar-X spektrum, yang disebut juga Pulsar sinar-X, dan dianggap didorong oleh pertambahan bintang saudara dalam orbit binernya. Pulsar sinar gamma adalah pulsar yang memancarkan sinaran di jalur gamma spektrum. Pulsar binari adalah pulsar yang mempunyai bintang pendamping, biasanya pulsar lain, kerdil putih, atau bintang neutron. Pulsar binari terutamanya memancarkan sinaran sinar-X.Pulsar sinar-X yang tidak normal are now believed to actually be magentars (next chapter) because of their very strong magnetic fields and slow rotational periods of 5 to 12 seconds. It is now commonly believed that pulsars and magentars are actually the same thing, just in different stages of neutron star evolution. Further more is postulated that a neutron star can change from a pulsar to magnetar and vice versa, the ones that have been observed doing so are called periodic pulsars.


However, one of these flashing lighthouses has surprised observers… it exploded, blasting vast amounts of energy into space, and then continued to spin and flash as if nothing had happened. This phenomenon has recently been observed by NASA's Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) and has been backed up by data from the Chandra X-ray Observatory.

There are in fact other classes of neutron star out there. Slow-spinning, highly magnetic "magnetars" are considered to be a separate type of neutron star. They are distinct from the less-magnetic pulsar as they sporadically release vast amounts of energy into space and do not exhibit the periodic rotation we understand from pulsars. It is believed that magnetars explode as the intense magnetic field (the strongest magnetic field believed to exist in the Universe) warps the neutron star surface, causing extremely energetic reconnection events between magnetic flux, causing violent and sporadic X-ray bursts.

There is now speculation that known periodic pulsars that suddenly exhibit magnetar-like explosions are actually the highly magnetic cousins of pulsars disguised as pulsars. Pulsars simply do not have enough magnetic energy to generate explosions of this magnitude, magnetars do.

Fotis Gavriil of NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, and his colleagues analysed a young neutron star (called PSR J1846-0258 in the constellation Aquila). This pulsar was often considered to be "normal" due to its fast spin (3.1 revolutions per second), but RXTE observed five magnetar-like X-ray bursts from the pulsar in 2006. Each event lasted no longer than 0.14 seconds and generated the energy of 75,000 Suns. Follow up observations by Chandra confirmed that over the course of six years, the pulsar had become more "magnetar-like". The rotation of the pulsar is also slowing down, suggesting a high magnetic field may be braking its rotation.

These findings are significant, as it suggests that pulsars and magnetars may be the same creature, just at different periods of a pulsars lifetime, and not two entirely different classes of neutron star


What are the effects of being close to a Neutron Star/Pulsar?

I know they probably can kill you. I just want to know the damage cause by them. To humans and machinery like spacecraft.

Let’s use the Crab Pulsar as an example.

What damage would the Crab Pulsar’s magnetic field do to electronics?

What are the effects of being in a stable orbit around a the Crab Pulsar?

What are the effects of entering a Pulsar’s jet cone?

(If this exists). What would be the safest, closest, distance to observe the Crab Pulsar. Close enough to observe the Pulsar but not close enough that you’ll be fried by its radiation.

There's a lot of stuff going on here, some of which I've never really thought about, so I'm going to put a few thoughts out there. I'm happy to clarify on the math in various spots.

We always like to say as a fun fact that if a magnetar came within half the distance to the Moon it would wipe all credit cards on the Earth. Now, weɽ have lots of other issues but that's just a statement on the huge mangetic fields. Magnetars are on the very extreme ends of what neutron stars can produce, upwards of 10 15 G. The Crab Pulsar is "only" a bit above 10 12 G whereas the lower end is at the 10 8 range even.

You'll have to clarify what you mean by the effects caused by being in a stable orbit. General Relativity causes some pretty unusual effects with respect to orbits, for example, there is a region in which the orbits are tidak stable (see the innermost table circular orbit for a neutron star or black hole).

In terms of the jets, the luminosities of neutron stars can be roughly in the 10 30 - 10 39 ergs/s range, or 10 23 - 10 32 W. The majority of pulsars we see emit in the radio but we do see lots in X-rays/gamma rays and even a few in the optical. I'm not a medical doctor but all I will say is that this is a lot of energy that would be coming at you every second. The Sun has a total luminosity of 4 x 10 26 W. According to [wikipedia](https://en.wikipedia.org/wiki/Orders_of_magnitude_(power)), the strongest lasers are in the 10 16 W range and we know there have been dangerous effects when people stand in the way of high-energy beams. So, the answer is that entering the cone when you are at a close range is probably a bad idea. Note that when you are far away it's not - we are in the line-of-sight of lots of beams, otherwise we wouldn't be able to see them in the first place.

I'll offer some thoughts in terms of seeing the pulsar. I assume you mean with your own eyes. Rule of thumb is that your eye has an angular resolution of about one arcminute. So for a neutron star of fiducial radius 12 km, using some right-triangle geometry, that means that you can resolve it at a distance of 83,000 km, or about 6.5 Earth diameters - the Earth-Moon distance is about 30 Earth diameters long. So, based on what's been said above, there isn't really a point where that will happen.

If instead of seeing the pulsar you just mean seeing the beam with your own eyes, well, that depends on how much of the luminosity is in optical photons. The Crab Pulsar has an apparent visual magnitude of 16.5. At a distance of about 2 kpc, the absolute visual magnitude is about 5, which means that by definition, at a distance of 10 pc, we would see it with a visible magnitude of 5, making it on the fainter end of stars that we could see with our eyes. In X-rays, the Crab has an average flux of 2.5 x 10 -12 W/m^2, with most of the energy in the X-ray. So, let's pretend all of that is in the X-ray. Then, going from 2000 pc to 10 pc means it gets closer by a factor of 200, so the brightness we would receive would go up by a factor of 40000, or weɽ receive a flux of 10 -7 W/m 2. So, over our bodies, weɽ receive about 10 -7 W in X-rays. For someone of mass 65 kg, that means that's about 10 -9 sieverts per second (assuming I understand the gray to sievert conversion). So, based on these examples, I think weɽ be okay on that end.


NASA Blueshift

A pulsar is the crushed core of an exploded star, a rapidly spinning cinder that repeatedly swings a beam of light in our direction. Check out the post “Lighthouses in Space” for more about what pulsars are, how they work and why we study them.

On the eve of the 50th anniversary of the first pulsar observation, we’re looking back at pulsar highlights from our division’s Rossi X-ray Timing Explorer, or RXTE for short. RXTE operated from December 1995 to January 2012 and was designed to observe fast-changing objects. It was able to observe changes in X-ray brightness on timescales ranging from thousandths of a second to several years, making it the perfect observatory for pulsar science.

I asked a couple of our pulsar experts to list RXTE’s top five pulsar-related discoveries. They told me it was a challenge to limit themselves to only five discoveries, but here’s what they came up with, in no particular order.

This visualization shows streams of gas falling onto a neutron star, a process that spins it up into a millisecond pulsar. Kredit: NASA

The fastest-spinning pulsars clock in at dizzying speeds, rotating tens of thousands of times per minute. These pulsars are called millisecond pulsars because their period of rotation can be measured in milliseconds. The first millisecond pulsar was discovered in 1982 using radio observations, so they were well-known by the time RXTE launched. The question was how they reached such incredible rotation speeds.

A pair of discoveries in 1998 using RXTE observations of an object known as SAX J1808.4-3658 provided important clues. One study found the pulsar and timed its X-ray pulses, while the second found that a low-mass companion star orbits the pulsar every two hours. At the time, it was thought that millisecond pulsars started their pulsar lives rotating more slowly, but get “spun up” by taking material from a companion star. These studies provided the first strong evidence for this view, which has since been confirmed by other pulsars in binary systems. They spin that fast because material from their companion has brought in some of the companion’s angular momentum.

Eclipsing recycled pulsar

This illustration shows a pulsar just about to be eclipsed by its red giant companion star. Kredit: Pusat Penerbangan Angkasa NASA / Goddard

The sun and moon eclipse each other as seen from Earth, but eclipses occur in many other types of astronomical systems. Such eclipses give us unique opportunities to study the objects involved.

RXTE found a binary system called Swift J1749.4-2807 where a millisecond pulsar is regularly eclipsed by its companion star. RXTE’s precision timing of the pulsar’s signal, coupled with the eclipses, gave astronomers a detailed view of the system. With further observation, it should be possible to determine the mass of the neutron star – often a difficult task.

Nuclear-powered pulsars

Pulsars appear to pulse due to their rotation. A hot spot or beam of light emitted from the surface blinks in and out of our line-of-site as the pulsar rotates. Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center

When a neutron star finds itself in a close binary system with another star, it’s companion may “donate” some of its outer-layer material to that neutron star. The donated material – hydrogen- and helium-rich matter – piles up on the surface of the neutron star until it suddenly undergoes a runaway nuclear reaction. This nuclear “burning” creates hot-spots on the surface of the neutron star.

Previous missions had discovered the thermonuclear bursts. RXTE gave us our first glimpse that the burst starts at a hot spot on the neutron star. By carefully timing the X-ray signal received during an outburst, researchers were able to detect pulses caused by rotating hot spots. Thus, astronomers had a new way to observe the spin of neutron stars. The fastest-spinning neutron star observed this way to date is 4U 1608-522, which is spinning at about 620 Hz, or 37,200 rpm!

Ginormous magnetic fields

This image shows the X-ray halo from the flaring neutron star SGR J1550-5418 as seen by NASA’s Swift satellite. Credit: NASA/Swift/Jules Halpern, Columbia Univ.

RXTE helped solve the problem of soft gamma repeaters – cosmic objects that emit large bursts of gamma-rays at irregular intervals. The first soft gamma burst probably from a neutron star was observed on March 5, 1979, by the same satellites searching for gamma-ray bursts. It soon became clear that the March 1979 burst was not an ordinary gamma-ray burst. For one thing, there were repeated bursts coming from the same region of space, instead of the normal one-and-done bursts that had been detected before.

One hypothesis for the origin of these soft gamma repeaters, which are called “SGRs” for short, was that they were neutron stars with stronger-than-normal magnetic fields, known as magnetars. If this was the case, the bursts would slow down their rotation. By combining the precise timing information from RXTE with data from Japan’s Advanced Satellite for Cosmology and Astrophysics (ASCA for short), researchers were able to measure how SGR 1806­20’s spin had changed over a few years. In that time, the pulsar’s spin increased by 0.008 second. A tiny amount, to be sure, but it happened over just four years in an object with more mass than our sun – a significant amount, given the circumstances.

The slow down could only be explained by a neutron star with ….a million billion times stronger than Earth’s. A neutron star with such a strong field was given the name “magnetar” by the theorists who first modeled how the field could lead to the bursts.

While we often think of pulsars at the most accurate clocks in the universe, they do occasionally undergo sudden changes in their spin rates. These events are called “glitches,” and astronomers have known about them since the early 1970s.

Typically these glitch events are unpredictable, happening suddenly and without notice. However, after monitoring one particular pulsar – PSR J0537-6910 – with RXTE over about eight years, researchers noticed a pattern. They found that the time to the next glitch appeared to be related to the spin increase associated with the previous glitch. In fact, they were able to predict when the next glitch would occur within a few days.

The ability to predict the glitches in PSR J0537-6910 bolsters the current view of how glitches happen. Neutron stars have a solid surface composed of normal matter – atomic nuclei and electrons. Beneath this rigid crust, a so-called superfluid of neutrons becomes added to the mix. Current thinking is that glitches are caused when the rotating superfluid abruptly transfers some of its spin energy to the crust, resulting a sudden change in its rotational speed.

A special thanks to Tod Strohmayer and Jean Swank for weighing in on their top RXTE pulsar discoveries.