Навигация
С О Д Е Р Ж А Н И Е.
1. Новый радиотелескоп в Кембридже.
2. Открытие первого пульсара (рассказывает Джоселин Белл).
3. Пульсары имеет малые размеры.
4. Можно ли увидеть пульсары ?
5. Пульсар в Крабовидной туманности - видимая звезда.
6. Что такое пульсары ?
7. Томас Голд объясняет пульсары.
8. Вопросы на которые нет ответов.
а) действительно ли пульсары нетронные звезды.
б) есть ли у пульсаров планеты.
в) как образуются пульсары.
_ 2Пульсары.
Сообщение, опубликованное в феврале 1968 года в английском
журнале "Nature", было столь удивительно, что его тут же подхва-
тила вся мировая пресса. Группа ученых Кембриджа, руководимая
Энтони Хьюишем, извещала о том, что ей удалось принять радиосиг-
налы из глубин вселенной.
После второй мировой войны начался расцвет радиоастроно-
мии. Космический газ - межзвездное вещество - обладает способ-
ностью испускать и поглощать излучения в области радиочастот.
Подобно свету, это излучение проходит сквозь земную атмосферу и
может служить дополнительным источником информации о Вселенной.
Исследуя космическое радиоизлучение,можно получать сведения о
свойствах межзвездного вещества в нашей Галактике; удается также
принимать и анализировать радиоизлучение межзвездного газа в
других звездных системах. Галактики, дающие особенно интенсивное
радиоизлучение, получили название радиогалактик.
Приходящее к нам радиоизлучение испытывает влияние вещества,
выбрасываемого Солнцем и движущегося в межпланетном пространстве
к границам Солнечной системы. Наблюдаемые из-за этого временные
флуктуации радиоизлучения во многом подобны мерцанию света
звезд, обусловленному движениями воздушных масс в атмосфере.
Именно для исследования подобных флуктуаций, обусловленных
межпланетным веществом, и был предназначен радиотелескоп, строи-
тельство которого было начато в Кембридже в 60-е годы. На площа-
ди в два гектара было установлено более двух тысяч отдельных ан-
тенных элементов. Поскольку с помощью этого антенного поля пред-
полагалось исследовать флуктуации излучения радиоисточников,
вызванные солнечным ветром, приемное устройство было рассчитано
на регистрацию быстрых изменений приходящего радиоизлучения.
Прежние радиотелескопы не давали такой возможности, и по этому
кембриджский радиотелескоп как будто специально был приспособлен
для открытия быстропеременных сигналов от пульсаров - открытие,
которое отодвинуло на второй план ту задачу, ради которой радио-
телескоп был построен: исследования флуктуаций радиоизлучений,
обусловленых солнечным ветром.
Поскольку поворачивать гигантскую антенну невозможно, подоб-
ный радиотелескоп принимает радиоизлучение из узкой полосы не-
- 2 -
бесной сферы, которая проходит над антенной радиотелескопа, пока
Земля совершает свое суточное вращение. В июле 1967 года строи-
тельство было закончено и начались наблюдения. Круглые сутки ре-
гистрировалась интенсивность приходящего радиоизлучения с длиной
волны 3.7 метра. За неделю на 210 метрах диаграммной ленты само-
писец рисовал кривые интенсивности излучения от 7 участков неба.
Усилия были направлены на поиск стабильных радиоисточников, из-
лучения которых "мерцают", взаимодействуя с солнечным ветром.
Наблюдениями на телескопе и трудоемкой обработкой результатов
занималась аспирантка Джоселин Белл. Ее интересовали быстрые
флуктуации радиоизлучений от космических источников, попадающих
в поле зрения телескопа при суточном вращении Земли.
Девять лет спустя Джоселин Белл в своей речи на одном из
приемов вспоминала о том времени, когда она под руководством Хь-
юиша работала в Кембридже над диссертацией. Она рассказывала о
выходящей из-под пера самописца нескончаемой ленте, которую ей
приходилось просматривать. После первых трех десятков метров она
научилась распознавать радиоисточники, мерцающие из-за солнечно-
го ветра, и отличать их от радиопомех земного происхождения .
"Через шесть или восемь недель после начала исследований я обра-
тила внимание на какие-то отклонения сигнала, зарегистрированно-
го самописцем. Эти отклонения не очень походили на мерцания ра-
диоисточника; не были они похожи и на земные радиопомехи. Кроме
того, мне вспомнилось, что подобные отклонения мне однажды
встречались и раньше, когда регистрировалось излучение от этого
же участка неба." Дж. Белл хотела вернуться к этой записи, но ее
задержали другие дела. Только в конце октября 1967 года она
вновь занялась этим явлением и попыталась записать сигнал с бо-
лее высоким временным разрешением. Однако источник на этот раз
найти не удалось: он вновь дал о себе знать лишь к концу ноября.
"На ленте, выходящей из-под пера самописца, я видела, что
сигнал состоит из ряда импульсов. Мое предположение о том, что
импульсы следуют один за другим через одинаковые промежутки вре-
мени, подтвердилось сразу же, как только лента была вынута из
прибора. Импульсы были разделены интервалом в одну и одну треть
секунды ( см. рис.1 ). Я тотчас же связалась с Тони Хьюишем, ко-
торый читал в Кембридже лекцию для первокурсников. Первой реак-
цией его было заявить, что импульсы - дело рук человеческих. Это
было естественно при данных обстоятельствах. Однако мне поче-
му-то казалось возможным, что сигнал может идти и от какой-ни-
будь звезды. Все-таки Хьюиш заинтересовался происходящим и на
другой день пришел на телескоп как раз в то время, когда источ-
ник входил в поле зрения антенны - и сигнал, к счастью, появился
снова." Источник со всей очевидностью имел неземное происхожде-
ние, поскольку сигнал появлялся каждый раз когда телескоп оказы-
вался на этот участок неба. С другой стороны, импульсы выглядели
так, как будто их посылают люди. Быть может, это представители
неземной цивилизации ? Едва ли, в прочем, сигнал шел от планеты,
обращающейся вокруг звезды. В этом случае расстояние между со-
седними импульсами изменялось бы сообразно с периодом обращения
планеты, поскольку расстояние до радиоисточника было бы непосто-
янно. "Незадолго до Рождества я предложила Тони Хьюишу выступить
на конференции и на самом высоком научном уровне поставить воп-
рос о том, каким образом следует истолковать эти результаты. Мы
не верили, что сигналы посылает какая-то чужая цивилизация, од-
нако такое предположение однажды высказывалось, и у нас не было
доказательств, что мы имеем дело с радиоизлучением естественного
происхождения. Если же допустить, что где-то во вселенной нами
были обнаружены живые существа, то возникала любопытная пробле-
ма: как следует обнародовать эти результаты, что бы это было
сделано со всей ответственностью ? Кому первому сообщить об этом
? В тот день мы так и не решили эту проблему: я отправилась до-
мой в полной растерянности. Мне нужно было писать свою диссерта-
цию, а тут откуда-то взялись эти окаянные "зеленые человечки",
которые выбрали именно мою антенну и рабочую частоту телескопа,
чтобы установить связь с землянами. Подкрепившись ужином, я
вновь отправилась в лабораторию, чтобы проанализировать еще нес-
колько лент. Незадолго до закрытия лаборатории я просматривала
запись, относящуюся к совершенно к другому участку неба и на фо-
не сигнала от мощного радиоисточника Кассиопея А заметила знако-
мые возмущения. Лаборатория закрывалась, и мне пришлось идти,
однако я знала, что именно этот участок неба рано утром будет в
поле зрения телескопа. Из-за холода что-то испортилось в прием-
ном устройстве нашего телескопа. Конечно, так всегда и бывает !
Однако я пощелкала выключателем, побранилась, посокрушалась, и
минут пять установка работала нормально. И это были те самые
пять минут, когда появились возмущения. На этот раз возмущения
имели вид импульсов, следующих через 1,2 секунды. Я положила
ленты на стол Тони и отправилась праздновать Рождество. Какая
удача ! Было совершенно невероятно, чтобы "зеленые человечки" из
двух разных цивилизаций выбрали одну и ту же волну и то же время
для посылки сигналов на нашу планету".
Вскоре Джоселин Белл обнаружила еще два пульсара, а в конце
января 1968 года было послано сообщение в журнал "Nature". В нем
шла речь о первом пульсаре.
Более всего пульсары поразили астрономов тем, что интенсив-
ность их излучения изменялась чрезвычайно быстро. У наиболее
быстрых переменных звезд период, с которым изменяется их блеск,
может составлять один час или того меньше. Блеск белого карлика
в двойной звездной системе Новой 1934 года в созвездии Геркулеса
изменяется с периодом 70 секунд - но пульсары оставили этот ре-
корд далеко позади. На это указывали и исследования, проведенные
в последующие месяцы: с чем более высоким временным разрешением
регистрировались импульсы, тем яснее просматривалось их тонкая
структура, показывавшая, что интенсивности радиоизлучений изме-
няется за десятитысячные доли секунды. ( рис. 2 ).
По скорости изменения интенсивности излучения можно оценить
размеры той области пространства, из которой оно исходит. Расс-
мотрим для простоты полусферу, удаленную от наблюдателя на столь
большое расстояние, что и невооруженным глазом, и в телескоп оно
выглядит просто точкой ( рис. 3 ). Пусть на поверхности сферы
происходит очень короткая вспышка света. Что же видит удаленный
наблюдатель ? Излучение распространяется от сферы со скоростью
света. Поскольку расстояние от наблюдателя до различных точек
сферы не одинаково, излучение, одновременно испущенное всеми
точками сферы, приходит к наблюдателю в различные моменты време-
ни: вначале поступает сигнал от центра "видимого диска", который
ближе всего к наблюдателю, затем от окружающей его области, и,
наконец, от краев. Таким образом, регистрируемый наблюдателем
импульс "размазывается" - он имеет большую длительность, чем ис-
ходный короткий импульс света. Продолжительность импульса увели-
чивается на то время, за которое свет проходит расстояние, рав-
ное радиусу сферы. Сказанное можно распространить не только на
короткие световые импульсы, но и на любые изменения яркости све-
чения сферы, поскольку сигнал, соответствующий, как уменьшению,
так и увеличению яркости, доходит до наблюдателя от различных
точек сферы за неодинаковое время. "Размазывание" сигнала будет
наблюдаться и в том случае, когда форма излучающего объекта от-
личается от сферической.
Таким образом, если регистрируемые изменения яркости источ-
ника происходят, скажем, за десятитысячные доли секунды, то из
этого следует, что размеры источника не могут быть существенно
больше того расстояния, которое свет проходит за это время, то
есть 30 км. Если бы источник имел большие размеры, то изменения
яркости "размазывались" бы на более длительное время. В пределах
одного импульса интенсивность изменяется в течение одной десяти-
тысячной доли секунды; это видно по крутым фронтам зубцов на ри-
сунке 2. Поскольку радиоизлучение распространяется со скоростью
света, из этого можно заключить, что объект, от которого исходит
импульс, имеет в поперечнике не больше нескольких сотен километ-
ров. Подобные размеры чрезвычайно малы по сравнению с теми, с
которыми мы привыкли иметь дело во Вселенной. Диаметр белых кар-
ликов составляет несколько десятков тысяч километров; диаметр
Земли равен примерно 13 тыс. км. Таким образом, сигналы пульса-
ров несут сведения о том, насколько малы те области пространства
во вселенной, из которых исходит это чрезвычайно интенсивное ра-
диоизлучение.
Вскоре из разных мест земного шара стали поступать сообщения
о вновь открываемых пульсарах. Сегодня их известно более трех-
сот. Периоды их лежат в пределах от 0,0016 секунд ( у PSR
1937+21 ) до 4,3 секунды ( у PSR 1845-19 ). Буквы PSR обозначают
слово "пульсар", далее даются прямое восхождение в часах ( 19 5h 0)
и минутах ( 37 5m 0 ) и склонение в градусах ( -19 5о 0 ). Известно
шестнадцать пульсаров, периоды которых менее 12 миллисекунд.
Самый далекий пульсар находится на расстоянии 1,3 кпк. Самый
близкий пульсар отдален от Земли примерно на 60 пк ( в десятки
раз дальше, чем ближайшие звезды ), а самый далекий зафиксирован
на расстоянии около 25 кпк, т.е. далеко за центром Галактики.
Естественно предположить, что пульсары образуются и в других га-
лактиках. Пока открыли по одному короткопериодическому пульсару
в Большом и Малом Магеллановых Облаках. Девятнадцать пульсаров
найдено в шаровых скоплениях.
Хотя по форме отдельные импульсы не вполне повторяют друг
друга, период пульсара отличается высоким постоянством. Иногда
импульсы пропадают, но после возобновления приема следуют в точ-
ности в прежнем ритме.
Впоследствии удалось записать отдельные импульсы с более вы-
соким разрешением. При этом выяснилось, что они обладают еще бо-
лее тонкой структурой, чем показано на рисунке 2. Рекордная
быстрота изменения интенсивности составляет 0.8*10 5-6 0 секунды.
Это означает, что излучение исходит из области, не превышающей
Похожие работы
... наблюдалось уже неодноднократно ? Глобальные движения земной коры действительно сказываются на скорости вращения Земли и, следовательно, на продолжительности суток. Наблюдается ли нечто подобное и у пульсаров ? Не являются ли наблюдаемые скачки их периода свидетельством происходящих в них катаклизмов ? В последнее десятилетие значительные успехи достигнуты в новой области наблюдательной астрономии ...
... : E » 10-11 Вт / м2 Но большинство радиопульсаров регистрируются благодаря излучению в радиодиапазоне. Расстояние до Крабовидной туманности: d = 6*1019 м, следовательно, можно найти светимость пульсара: Источник энергии Периодичность импульсов радиопульсара выдерживается с удивительной точностью. Это самые точные часы в природе. Характерное время изменения периода составляет для большинства ...
... десять, пятьдесят (10-50) ГАУСС.) Именно эти потоки заряженных частиц и являются источником того радиоизлучения, по которому, по которому и были открыты пульсары, оказавшиеся в дальнейшем нейтронными звёздами. Поскольку магнитная ось нейтронной звезды не совпадает с осью её вращения, то при вращении звезды поток радио волн распространяется в космосе подобно лучу проблескового маячка – лишь на миг ...
... товарами; - своевременное представление информации об издержках обращения для принятия управленческих решений; - обеспечение контроля за недопущением нерациональных расходов. Бухгалтерский чёт издержек обращения и производства предприятий торговли должны обеспечить своё временное, полное и достоверное отражение фактических расходов, а также контроль за использованием материальных, ...
0 комментариев