|
Загадочный сигнал исходящий из Крабовидной туманности
|
|
|
|
Астрофизик-теоретик из Канзасского университета (KU) опубликовал возможное объяснение загадочной структуры “зебры” в электромагнитном сигнале, исходящем от Крабовидной туманности, которую он назвал "сбивающей с толку". Необычный узор в виде зебры, впервые обнаруженный в 2007 году, исходит от пульсара в центре Крабовидной туманности, расположенного на расстоянии более 6000 световых лет от Земли. С момента его открытия исследователи изо всех сил пытались объяснить эту закономерность, поскольку она никогда не была обнаружена ни у одного другого известного пульсара.
|
|
|
|
“Исследователи предлагали различные механизмы излучения, но ни один из них не смог убедительно объяснить наблюдаемые закономерности”, - пояснил ведущий автор исследования Михаил Медведев, профессор физики и астрономии Калифорнийского университета, в пресс-релизе.
|
|
|
|
Теперь, по словам Медведева, он нашел приемлемое решение в “узоре полос” пульсара, создаваемом электромагнитными волнами, проходящими через плазму, окружающую пульсар, с различной плотностью. Если теория верна, она может, наконец, объяснить загадку, которой почти два десятилетия.
|
|
Загадочный сигнал Крабовидной туманности был обнаружен в 2007 году
|
|
|
|
Пульсары - это остатки мертвых звезд, которые превратились в сверхновые и теперь быстро вращаются, испуская электромагнитное излучение. По словам Медведева, это излучение напоминает “луч маяка”, который “неоднократно проносится мимо Земли по мере вращения звезды”.
|
|
|
|
|
|
|
“Мы наблюдаем это как импульсное излучение, обычно с одним или двумя импульсами за оборот”, - пояснил он.
|
|
|
|
Хотя это импульсное излучение характерно для всех пульсаров, астрофизик-теоретик говорит, что излучение пульсара-краба имеет форму “зебры”. Согласно пресс-релизу, в котором сообщается об исследовании, узор в виде зебры означает, что его электромагнитное излучение демонстрирует “необычное расстояние между полосами”, которое “пропорционально частотам полос”. Если рассматривать его в виде спектра, узор выглядит полосатым, как цвета зебры.
|
|
Крабовидная туманность
|
|
|
|
“Он очень яркий практически во всех диапазонах волн”, - пояснил Медведев. “Это единственный известный нам объект, который создает узор в виде зебры, и он проявляется только в одном компоненте излучения пульсара-Краба”.
|
|
|
|
По словам Медведева, основной импульс, исходящий от пульсара в центре Крабовидной туманности, является широкополосным, характерным для большинства пульсаров. Однако, по его словам, “высокочастотный промежуточный импульс уникален” среди пульсаров, он находится в диапазоне от 5 до 30 Гигагерц, или “частотах, аналогичных частотам в микроволновой печи”.
|
|
Схема полос Показывает возможное решение
|
|
|
|
В отличие от предыдущих попыток объяснить загадочный узор в виде зебры, исходящий от пульсара в центре Крабовидной туманности, Медведев сосредоточился на “узоре полос”, обнаруженном в электромагнитном излучении пульсара. Эта картина содержит подробную информацию о плазме пульсара, “газе” заряженных частиц на его орбите. Согласно теории Медведева, если рассматривать эту картину с помощью волновой оптики, а не традиционного метода геометрической оптики, можно понять, как сигнал пульсара приобретает характерную форму зебры.
|
|
|
|
“Если у вас есть экран, и мимо него проходит электромагнитная волна, то она распространяется не прямо сквозь него”, - объяснил Медведев. “В геометрической оптике тени, отбрасываемые препятствиями, растягиваются до бесконечности — если вы находитесь в тени, света нет; за ее пределами вы видите свет. Но волновая оптика демонстрирует иное поведение — волны огибают препятствия и интерферируют друг с другом, создавая последовательность ярких и тусклых полос из-за конструктивных и деструктивных помех”.
|
|
|
|
Согласно теории Медведева, этот механизм заставляет волны огибать гравитационный источник, подобный пульсару, и “разрушительно интерферировать” друг с другом с другой стороны. Когда эти волны пытаются пройти сквозь плазму различной плотности, находящуюся на орбите пульсара, они, достигая Земли, образуют некогда непонятную зебру.
|
|
|
|
“Типичная дифракционная картина создавала бы равномерно расположенные полосы, если бы в качестве экрана у нас была просто нейтронная звезда”, - сказал исследователь из КУ. “Но здесь магнитное поле нейтронной звезды генерирует заряженные частицы, образующие плотную плазму, которая изменяется в зависимости от расстояния до звезды”.
|
|
|
|
По словам Медведева, когда радиоволны распространяются через кольцо плазмы, они вынуждены проходить через эту неравномерную плотность. В то время как некоторые волны легко распространяются через менее плотные участки плазмы, другие отражаются участками плотной плазмы. Это отражение также зависит от частоты. Более низкие частоты отражают волны “с большими радиусами”, что приводит к большей тени, в то время как высокие частоты создают меньшие тени, “что приводит к различному расстоянию между полосами".
|
|
|
|
“Эта модель является первой, которая способна измерить эти параметры”, - сказал Медведев. “Анализируя полосы, мы можем определить плотность и распределение плазмы в магнитосфере. Это невероятно, потому что эти наблюдения позволяют нам преобразовать измерения полосы в распределение плотности плазмы, по сути, создавая изображение или выполняя томографию магнитосферы нейтронной звезды”.
|
|
Подход может быть опробован на других пульсарах
|
|
|
|
Затем Медведев говорит, что хочет усовершенствовать свои исследования, чтобы рассмотреть то, что он назвал “мощными и странными гравитационными и поляризационными эффектами” пульсара-Краба. Исследователь говорит, что пульсар также относительно молод и исторически значим, поскольку, вероятно, он был засвидетельствован китайскими учеными, которые “описали необычно яркую звезду, появившуюся на небе”, когда она стала сверхновой в 1054 году.
|
|
|
|
“Крабовидный пульсар в некотором роде уникален — по астрономическим меркам он относительно молод, ему всего около тысячи лет, и обладает высокой энергией”, - пояснил он. “Но он не единственный; мы знаем о сотнях пульсаров, более десятка из которых также молоды”.
|
|
|
|
Медведев говорит, что этот предложенный метод может также исследовать другие известные пульсары, подобно тому, как пульсары позволили предыдущим исследователям проверить общую теорию относительности Эйнштейна.
|
|
|
|
“Это исследование действительно может расширить наше понимание и методы наблюдения пульсаров, особенно молодых и энергичных”, - заключил он.
|
|
|
|
Источник
|
