პულსარი

                                                 

პულსარი PSR B1509-58. ჩანდრას რენტგენული ორბიტული ობსერვატორიის მიერ გადაღებული მასალა აღბეჭდილია ოქროსფრად, კოსმოსურ ტელესკოპ WISE-ის ინფრაწითელი მონაცემები წითლად, მწვანედ და ლურჯად

მაგნეტიზებული მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავი ან თეთრი ჯუჯა, რომელიც ელექტრომაგნიტურ რადიაციას ასხივებს. გამოსხივების შემჩნევა და დაკვირვება შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც რადიაციული დასხივება დედამიწისკენ არის მომართული (ისევე როგორც შუქურაა დამკვირვებლისკენ მიმართული) და პულსაციის სახით რადიაციას გამოავლენს. ნეიტრონული ვარსკვლავი ძალიან მკვრივია და მოკლე, რეგულარული ბრუნვის პერიოდი გააჩნია. თითოეული პულსარის პულსირების ინტერვალს, მილიწამიდან წამადე სიზუსტის დრო წარმოადგენს. ითვლება ერთ-ერთი ულტრაძლიერი ენერგიის მქონე კოსმოსური სხივების გამოვლენის ობიექტად. ბრუნვის და პულსირების რეგულარული, ზუსტი ინტერვალური პერიოდის ქონის გამო, ბინარულ ნეიტრონულ ვარსკვლავურ სისტემაში, პულსარი არაპირდაპირი გრავიტაციული ტალღების არსებობის დადასტურების საშუალებად იქნა გამოყენებული.

პირველი ეგზოპლანეტები პულსარ PSR B1257+12-თან აღმოაჩინეს გარკვეული პულსარები, მათი ზუსტი პულსაციის პერიოდულობის გამო, ატომური საათის კონკურენტადაც კი ითვლება

                                                      

კიბორჩხალსახის ნისლეულის რენტგენული გამოსხივების ოპტიკური გამოსახულება. პულსარის მაგნიტური ველით და ნაწილაკებით გამდიდრებული პლერიონის სინქროტრონული გამოსხივება

პირველი პულსარი 1967 წლის 28 ნოემბერს, ჯოსელინ ბელ ბერნელმა დააფიქსირა. დაკვირვებისას, როგორც ვარსკვლავები, პულსარის პულსირების ხანმოკლე პერიოდი, კოსმოსურ რადიაციას ასხივებდა და რადგან ვარსკვლავური დროით მოქმედებდა, ის არ შეიძლებოდა ხელოვნურად შექმნილი ყოფილიყო. სხვა ტელესკოპით დაკვირვებისას, რაიმე სახის ინსტრუმენტული ეფექტი გამოირიცხა. ბელ ბერნელმა და ენტონი ჰევიშმა განაცხადეს, „ნამდვილად არ გვჯერა, რომ ჩვენ სხვა ცივილიზაციის სიგნალებს ვიღებთ, მაგრამ აშკარაა, რომ ჩვენი გონება ამ იდეამ გადაფარა, ჩვენ არ გვაქვს არანაირი მტკიცებულება იმისა, რომ ეს მთლიანად ბუნებრივი რადიოგამოსხივებაა“. თუ სამყაროში სხვაგან სიცოცხლე აღმოჩნდა, როგორ იქნეს შედეგები პასუხისმგებლობით გამოქვეყნებული?

                                               

                            იალქნების პულსარი და მის მიმდებარედ პულსარული ქარების ნისლეული

სიგნალს მეტსახელად LGM-1, „მწვანე პატარა კაცები“ (უცხოპლანეტური წარმოშობის ინტელექტუალური არსებები) უწოდეს. LGM-ის ჰიპოთეზა მთლიანად უარყოფილი იქნა მას შემდეგ, რაც კოსმოსის სხვადასხვა ნაწილში პულსაციის რამდენიმე წყარო აღმოაჩინეს, რასაც მეტსახელად CP 1919 ეწოდა, ხოლო მოგვიანებით ცნობილი იქნა როგორც PSR 1919 + 21 და PSR J1921 + 2153. მიუხედავად იმისა, რომ CP 1919 ელექტრომაგნიტურ სპექტრში რადიოტალღოვან რადიაციას ასხივებდა, მოგვიანებით ხილული სინათლის, რენტგენის და გამა-გამოსხივების წყაროც აღმოჩნდა.

„პულსარი“ აღნიშნავს „პულსირებად ვარსკვლავს“, რომელიც ბეჭდურ ლიტერატურაში პირველად 1968 წელს გამოჩნდა:

იხ. ვიდეოები

„სრულიად ახალი სახის ვარსკვლავი, რომელიც წინა წლის 6 აგვისტოს გამოჩნდა და ასტრონომებმა მას LGM (პატარა მწვანე კაცები) უწოდეს. ახლა მიიჩნევა, რომ ის ახალი ტიპია თეთრ ჯუჯასა და ნეიტრონულ ვარსკვლავს შორის, რომელსაც სახელად "პულსარი" უნდა მიენიჭოს. დოქტორმა, ენტონი ჰევიშმა გუშინ მითხრა: „...დარწმუნებული ვარ, რომ დღეს ყველა რადიოტელესკოპი პულსარს ეძებს“.

ნეიტრონული ვარსკვლავის არსებობა, პირველად ვალტერ ბაადეს და ფრიც ცვიკის მიერ 1934 წელს იყო შემოთავაზებული, რაზეც ვარაუდობდნენ, რომ სუპერნოვას შედეგად, პატარა მკვრივი ვარსკვალვი ნეიტრონებისგან იქნებოდა შემდგარი.  1967 წელს, პულსარების აღმოჩენამდე ცოტა ხნით ადრე, ფრანკო პაჩინიმ განაცხადა, რომ მაგნიტური ველის მქონე მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავი, შესაძლოა რადიაციულ გამოსხივებას ახდენდეს და ისიც აღნიშნა, რომ ამგვარ ენერგიას, შესაძლოა ნეიტრონული ვარსკვლავის გარშემო, ისევე როგორც კიბორჩხალსახის ნისლეულიში, სუპერნოვას ნარჩენები ახდენდეს.   პირველი პულსარის აღმოჩენის შემდეგ, თომას გოლდმა, ფრანკო პაჩინის მბრუნავ ნეიტრონული ვარსკვლავის მოდელირებაზე, დამოუკიდებლად გამოთქვა აზრი და მკაფიოდ ამტკიცებდა, რომ ამ მოდელირებას შეეძლო პულსირებადი რადიაციის გამოსხივება აეხსნა ვარსკვლავზე, რომელზეც ბელ ბერნელი და ენტონი ჰევიში აწარმოებდნენ დაკვირვებას.1968 წელს კიბორჩხალსახის ნისლეულში პულსარის აღმოჩენამ, მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავის, როგორც პულსარის მოდელირება დაადასტურა, რომელსაც 33 მილიწამის პულსირების პერიოდი გააჩნდა, რაც ძალიან ხანმოკლეა იმისათვის, რომ იმპულსურ გამოსხივებას შეესაბამებოდეს სხვა შემოთავაზებულ მოდელირებეს შორის. ნეიტრონულ ვარსკვლავს, რომლის არსებობა 1933 წელს ბაადეს და ცვიკის ვარაუდს უკავშირდება, კიბორჩხალსახის ნისლეულის ცენტრში მდებარეობს და კიბორჩხალისებრი პულსარი ეწოდა.

1974 წელს, ენტონი ჰევიში და მარტინ რაილი, პირველი ასტრონომები გახდნენ, რომლებსაც ფიზიკის ნობელის პრემია მიენიჭა, ხოლო შვედეთის სამეფო მეცნიერებათა აკადემიამ აღნიშნა, რომ ჰევიშმა "გადამწყვეტი როლი ითამაშა პულსარების აღმოჩენაში".  მნიშვნელოვანი დაპირისპირება უკავშირდება იმ ფაქტს, რომ ჰევიში პრიზით დაჯილდოვდა, როდესაც პირველი პულსარის აღმოჩენა, მის სტუდენტს, ბელის ეკუთვნოდა და განაცხადა, რომ ამ გადაწყვეტილებაში ნობელის პრემიის კომიტეტს მხარს უჭერდა

1974 წელს ჯოზეფ ჰუტონ ტეილორ უმცროსმა და რასელ ჰალსიმ პირველად, ორმაგ ვარსკვლავურ სისტემაში, პულსარი PSR B1913+16 აღმოაჩინეს, რომელიც სხვა ნეიტრონულ ვარსკვლავთან ორბიტირებდა და ორბიტალური პერიოდი, მხოლოდ 8 საათს მოიცავდა. აინშტაინის ფარდობითობის თეორია პროგნოზირებს, რომ ამ სისტემამ უნდა გამოავლინოს ძლიერი გრავიტაციული ტალღები, რასაც ორბიტაზე, მუდმივი კონტაქტისას, ობიექტის ორბიტალური ენერგიის დაკარგვით არის გამოწვეული. პულსარზე დაკვირვებებმა მალევე ეს პროგნოზირება დაადასტურა, რაც გრავიტაციული ტალღების არსებობის პირველი მტკიცებულებაა. 2010 წლის მდგომარეობით, ამ პულსარის დაკვირვება, ფარდობითობის თეორიის მტკიცებულებას განაგრძობდა.  1993 წელს, ტეილორი და ჰალსი, ფიზიკაში ნობელის პრემიით ამ პულსარის აღმოჩენისთვის დაჯილდოვდნენ.

1982 წელს, დონალდ ბაკერი ჯგუფს ხელმძღვანელობდა, რომელმაც პულსარი PSR B1937 + 21 ბრუნვის, მხოლოდ 1.6 მილიწამის პერიოდით აღმოაჩინა.  დაკვირვებებმა მალევე გამოავლინეს, რომ მისი მაგნიტური ველი უფრო სუსტი იყო, ვიდრე ჩვეულებრივი პულსრების. შემდგომ დაკვირვებებმა გაამყარეს იდეა, ახალი ჯგუფის, მილიწამური პულსარსარების (MSPs) აღმოაჩენასთან დაკავშირებით. MSP-ები რენტგენული ბინარული გამოსხივების საბოლოო პროდუქტად მიიჩნევიან. მათი სტაბილური და სწრაფი როტაციის გამო, MSP- ები ასტრონომების მიერ შეიძლება გამოყენებული იქნეს, როგორც დედამიწაზე არსებული საუკეთესო ატომური საათების სტაბილურობის მეტოქედ. ფაქტორები, რომლებიც დედამიწაზე იმპულსების მიღების ხანგრძლივობაზე გავლენას ახდენენ და რომლებიც რამდენიმე ასეულ ნანოწამზე მეტ ხანს გრძელდება, ადვილად დასაფიქსირებელია და მათი ენერგიულობის ზუსტი განსაზღვრა შეიძლება. პულსარის დროით ხელმისაწვდომი ფიზიკური პარამეტრებია: პულსარის სამგანზომილებიანი პოზიცია, მისი სათანადო მოძრაობა, ვარსკვლავთშორისი სივრცის ელექრტული შემცველობის გადატანის გზები, ბინარული თანამგზავრის ორბიტალური პარამეტრები, პულსარული როტაციის პერიოდი და დროთა განმავლობაში მისი ევოლუცია. პარამეტრები, დროებით, დაუმუშავებელ მონაცემებზე დაყრდნობით, კომპიუტერული პროგრამა, Tempo-ს მიერ არის გამოთვლილი. ამ პარამეტრების გათვალისწინებით, იმპულსების მიღების ხანგრძლივობებს და მის პროგნოზირებებს შორის, შესაძლოა სამიდან ერთი ფაქტორი დახასიათდეს: პულსარის ბრუნვის პერიოდის დამახასიათებელი ვარიაციები, შეცდომები გეოლოგიურ დროში იმპულსების მიღების ხანგრძლივობების განხორციელებისას და ფონური გრავიტაციული ტალღების არსებობა. ამჟამად მეცნიერები, ამ შესაძლებლობების გადასაჭრელად, რამდენიმე განსხვავებული პულსარის დევიაციების შედარებით ცდილობენ. მიზნად ისახავს გრავიტაციული ტალღების პირველი, პირდაპირი გამოვლენისათვის პულსარზე დაფუძნებული დროის სტანდარტის ზუსტი ჩამოყალიბება. 2006 წლის ივნისში, პულსარ PSR J0537-6910-ზე დაკვირვებისას, ასტრონომმა ჯონ მიდელდიჩმა, ლოს-ალამოსის ეროვნულ ლაბორატორიასთან ერთად, ორბიტალური რენტგენული ობსერვატორიის მონაცემებზე დაყრდნობით, პირველად ივარაუდეს პულსარის პრუნვის სიჩქარის მოულოდნელი ზრდა.

1992 წელს, ალექსანდრე ვოლშანმა პულსარ PSR B1257 + 12-ის გარშემო პირველი ეგზოპლანეტები აღმოაჩინა. ამ აღმოჩენამ, მნიშვნელოვანი მტკიცებულებები წარმოადგინა მზის სისტემის გარეთ არსებული, პლანეტების ფართოდ არსებობის შესახებ, თუმცა ნაკლებად სავარაუდოა, რომ პულსართან ახლოს, მისი ინტენსიური გამოსხივების გამო, რომელიმე სიცოცხლის ფორმა არსებობდეს.

2016 წელს AR Scorpii იდენტიფიცირდა, როგორც პირველი პულსარი სადაც, ნეიტრონული ვარსკვლავის მაგივრად კომპაქტური ობიექტი, თეთრი ჯუჯა წარმოადგენს.

იმის გამო, რომ მისი უმოქმედობა ბევრად მაღალია, რომლის ერთ ბრუნს ღერძის გარშემო 1 97 წუთი ჭირდება, პულსარის როტაციასთან შედარებით ძალიან ნელს წარმოადგენს.

სისტემა ძლიერ პულსაციებს, ულტრაიისფერიდან რადიოტალღების ჩათვლით გამოსხივებას გამოყოფს

თავდაპირველად პულსარს კოდირებული სახელი, იმ ობსერვატორიის სახელწოდების ასოებით ქონდა მინიჭებული, რომლის საშუალებითაც ის იყო აღმოჩენილი მაგ. CP 1919. პულსარების აღმოჩენის რაოდენობის ზრდასთან ერთად, სახელწოდების სგავსად მინიჭება, მოუხერხებელი აღმოჩნდა. შესაბამისად მოხდა შეთანხმება, კოდი PSR-ის (რადიო პულსირების წყარო) გამოყენებით მიენიჭებინათ სახელი, რაც პირდაპირ აღნიშნავდა პულსარს მაგ. PSR 0531 + 21, ზოგჯერ კი მეათედი გრადუსული დახრილობითმაგ. PSR 1913+16.7. პულსარები, რომლებიც ძალიან ახლოს არიან ერთმანეთთან, სახელწოდებებში დამატებით განმასხვავებელ ასოებს შეიცავენ მაგ. PSR 0021-72C და PSR 0021-72D.

თანამედროვე კონვენციით პირველად, შედარებით ადრე აღმოჩენილი პულსარებისთვის მინიჭებულ ნომერიზაციას, თავსართად B დაერთო მაგ. PSR B1919 + 21. B-ს მიხედვით, კოორდინირება 1950-იან წლებს მიეკუთვნება. ყველა ახალი პულსარის დასახელება J-ს შეიცავს, რაც 2000-იან წლებთან ერთად, დახრილობას და წუთებს მიუთითებს მაგ. PSR J1921+2153. პულსარები, რომლებიც 1993 წლამდეა აღმოჩენილი, შენარჩუნებული აქვთ B-თ, ვიდრე J-თ აღნიშვნა მაგ. PSR J1921 + 2153, საყოველთაოდ ცნობილია როგორც PSR B1919 + 21. ახლადაღმოჩენილ პულსარებს მხოლოდ J თავსართით ენიჭება სახელი მაგ. PSR J0437-4715, რომელიც მისი ადგილმდებარეობის, უფრო ზუსტ კოორდინატებს წარმოადგენს

პულსარის ჩამოყალიბება ხდება მაშინ, როდესაც მასიური ვარსკვლავის ბირთვი, სუპერნოვას დროს კუმშვის შედეგად კოლაფსირდება და ნეიტრონულ ვარსკვლავად გარდაიქმნება. ნეიტრონული ვარსკვლავი მისი იმპულსის მომენტის უმეტესს ინარჩუნებს და რამდენადაც მას, მის გარდაქმნამდე არსებული რადიუსის, მხოლოდ უმცირესი ნაწილი გააჩნია, მისი ინერციის მომენტი მკვეთრად მცირდება და როტაციის, ძალიან მაღალი სიჩქარით ფორმირდება. რადიაციული სხივის გამორტყოცნა, მაგნიტური ღერძის გასწვრივ ხდება, რომელიც ნეიტრონულ ვარსკვლავთან ერთად ბრუნავს. ელექტრომაგნიტური გამოსხივების მიმართულებას, მაგნიტური ღერძი განსაზღვრავს, რომელიც აუცილებელი არ არის ნეიტრონული ვარსკვლავის, ღერძის გარშემო ბრუნვის შესაბამისი იყოს. ეს არათანხვდობა იწვევს პულსირებადი რადიაციის გამოსხივებას, რომელიც ნეიტრონული ვარსკვლავის თითოეულ ბრუნთან ერთად ვლინდება.

პულსირებადი გამოსხივება, ნეიტრონული ვარსკვლავის სწრაფი ბრუნვის ენერგიის შედეგია, რომლის ელექტრული ველი, ძალიან ძლიერი მაგნიტური ველის გადაადგილებით წარმოიქმნება. შედეგად ვარსკვლავის ზედაპირზე, პროტონების და ელექტრონების აჩქარება და პოლუსებიდან ელექრტომაგნიტური გამოსხივება იქმნება.  პულსარის ბრუნვის სიჩქარე, ელექტრომაგნიტური ველის გამოყოფასთან ერთად, დროთა განმავლობაში მცირდება და საბოლოოდ რადიოპულსარული მექანიზმი ქრება. (ე.წ. სიკვდილის ხაზი). ჩაქრობა დაახლოებით 10-100 მილიონი წლის შემდეგ ხდება, რაც იმას ნიშნავს, რომ სამყაროს 13.6 მილიარდი წლის განმავლობაში დაბადებულ ნეიტრონულ ვარსკვლავთა 99% აღარ პულსირებს.

მიუხედავად ფართოდ გავრცელებული აზრისა, რომ პულსარები სწრაფად მბრუნავი ნეიტრონული ვარსკვლავებია, 2006 წელს მაქს პლანკის არამიწიერი ფიზიკის ინსტიტუტის საზოგადოების წევრმა, ვერნერ ბექერმა განაცხადა: თითქმის 40 წლიანი დაკვირვების შემდეგ თეორია, თუ როგორ გამოსცემს პულსარი რადიაციულ გამოსხივებას, შესწავლის ჯერ კიდევ ადრეულ სტადიაშია

980 სინათლის წლის რადიუსში მდებარე პულსარები

პულსარი	მანძილი (ს.წ.)	ასაკი (მლნ. წ.)
J0030+0451	244	7 580
J0108−1431	238	166
J0437−4715	156	1 590
J0633+1746	156	0,342
J0659+1414	290	0,111
J0835−4510	290	0,0113
J0453+0755	260	17,5
J1045−4509	300	6 710
J1741−2054	250	0,387
J1856−3754	161	3,76
J2144−3933	165	272

ფერმის კოსმოსური ტელესკოპის მიერ დაფიქსირებული გამა-გამოსხივების პულსარები

პულსარები მათი აღმოჩენის და განსაკუთრებული მახასიათებლების მიხედვით არიან წარმოდგენილი.

• 1967 წელს აღმოჩენილი პირველი რადიოპულსარი CP 1919, ცნობილი როგორც PSR B1919 + 21. პულსირების პერიოდი 1.337 წამი და 0.04 წამიანი პულსის განივით.

• პირველი ბინარული პულსარი PSR 1913 + 16, რომლის ორბიტირების მანძილი ფარდობითობის ზოგადი თეორიის პროგნოზით, გრავიტაციული რადიაციის გამოსხივების ზემოქმედებით მცირდება.

• პირველი მილიწამური პულსარი PSR B1937 + 21.

• ყველაზე კაშკაშა მილიწამური პულსარი PSR J0437-4715.

• პირველი რენტგენული პულსარი Cen X-3.

• პირველი აკრეცირებული მილიწამური რენტგენული პულსარი SAX J1808.4-3658.

• პირველი პულსარი პლანეტებით PSR B1257 + 12.

• ასტეროიდების ზემოქმედებაში მყოფი პირველი პულსარი PSR J0738-4042.

• პირველი ორმაგი პულსარი ბინარულ სისტემაში PSR J0737-3039.

• ყველაზე სწრაფად (716 ბრუნი წამში) მბრუნავი პულსარი PSR J1748-2446ad, პულსირების 0.0014 წამის ან 1.4 მილიწამით.

• გრძელი პერიოდით მბრუნავი, წამში 118.2. ერთადერთი თეთრი ჯუჯა AR Scorpii-ით ცნობილი პულსარი.

• ყველაზე გრძელი პერიოდის (8.51 წამი) ნეიტრონული ვარსკვლავის პულსარი PSR J2144-3933.

• პულსარი ყველაზე სტაბილური პერიოდით PSR J0437-4715.

• პირველი მილიწამური პულსარი PSR J0337 + 1715 ორი კომპანიონი ვარსკვლავით.

• PSR J1841-0500, რომლის პულსირება 580 დღის განმავლობაში შეჩერებული იყო და ერთ-ერთი იმ ორი ცნობილი პულსარიდან, რომლებიც რამდენიმე წუთის განმავლობაში არ პულსირებდნენ.

• PSR B1931 + 24, პულსირების ციკლის მქონე, რომელიც დაახლოებით ერთი კვირის განმავლობაში აქტიური, რაც შემდეგ ერთი თვის განმავლობაში შეჩერებულია. ერთ-ერთი, ცნობილი ორი პულსარიდან, რომლებსაც პულსირება რამდენიმე წუთის განმავლობაში შეჩერებული აქვთ.

• მილიწამური პულსარი (2.15 მილიწამი) PSR J1903 + 0327, ექსცენტრიულ ბინარულ სისტემაში მზის მსგავსი მეზობელი ვარსკვლავით.

• PSR J2007 + 2722, პირველი რეციკლირებული (40.8 ჰერცი) იზოლირებული პულსარი, რომელიც მოხალისეებმა პროექტ Ainstein @ Home-ის ფარგლებში, 2007 წლის თებერვალში მიღებული მონაცემების განაწილებული სისტემის ანალიზით აღმოაჩინეს.

• პირველი პულსარი PSR J1311-3430, რომელიც მილიწამური გამა-გამოსხივების პულსაციით და ნაწილობრივ მოკლე ორბიტალური პერიოდის მქონე ბინარულ სისტემაზე დაკვირვებით არის აღმოჩენილი.