Пульсар удар
— Удар пульсара это название явления, которое часто заставляет нейтронную звезду двигаться с другой, обычно значительно большей, скоростью , чем ее звезда -прародитель . Причина ударов пульсаров неизвестна, но многие астрофизики полагают, что это должно быть связано с асимметрией в способе взрыва сверхновой. Если это правда, это даст информацию о механизме сверхновой.
Наблюдение
[ редактировать ]Сегодня общепринято, что средний удар пульсара составляет от 200 до 500 км/с. Однако некоторые пульсары имеют гораздо большую скорость. Например, , что сверхскоростная звезда сообщалось B1508+55 имеет скорость 1100 км/с и траекторию, ведущую за пределы галактики . Чрезвычайно убедительный пример удара пульсара можно увидеть в туманности Гитара , где головная ударная волна, создаваемая пульсаром, движущимся относительно туманности остатка сверхновой, и подтверждает скорость 800 км/с. наблюдалась [1]
Особый интерес представляет то, имеет ли величина или направление удара пульсара какую-либо корреляцию с другими свойствами пульсара, такими как ось вращения, магнитный момент или магнитного поля напряженность . На сегодняшний день не обнаружено корреляции между напряженностью магнитного поля и величиной удара. Однако существуют некоторые разногласия по поводу того, наблюдалась ли корреляция между осью вращения и направлением удара. Многие годы считалось, что никакой корреляции не существует. При исследованиях пульсаров Вела и Краб наблюдались джеты, которые, как полагают, совпадают с осью вращения пульсара. Поскольку эти струи очень точно совпадают с головной ударной волной, а также с непосредственно измеренной скоростью пульсаров, это считается убедительным доказательством того, что эти пульсары имеют удары, совмещенные с их осью вращения. Также возможно измерить ось вращения пульсара, используя поляризацию его излучения , и недавнее исследование 24 пульсаров обнаружило сильную корреляцию между поляризацией и направлением удара. Однако такие исследования всегда были сопряжены с трудностями, поскольку неопределенности, связанные с измерением поляризации, очень велики, что делает корреляционные исследования затруднительными.
Существует вероятность того, что распределение ударных скоростей является бимодальным . Убедительным доказательством этой возможности является «проблема удержания нейтронных звезд». Большинство шаровых скоплений в Млечном Пути имеют скорость убегания менее 50 км/с, так что немногим пульсарам придется столкнуться с трудностями при побеге. Фактически, при прямом измерении распределения ударных скоростей мы ожидаем, что останется менее 1% всех пульсаров, рожденных в шаровом скоплении. часть импульса Но это не так — шаровые скопления содержат много пульсаров, некоторые из которых превышают 1000. Это число можно несколько улучшить, если позволить передать удара бинарному партнеру. В этом случае, возможно, 6% должны выжить, но этого недостаточно, чтобы объяснить расхождение. По-видимому, это означает, что некоторые большие группы пульсаров практически не получают никаких толчков, в то время как другие получают очень сильные толчки. Было бы трудно увидеть это бимодальное распределение напрямую, потому что многие схемы измерения скорости устанавливают только верхний предел скорости объекта. Если это правда, что некоторые пульсары получают очень мало толчков, это могло бы дать нам представление о механизме толчков пульсаров, поскольку полное объяснение должно было бы предсказать такую возможность.
Теории
[ редактировать ]Было предложено множество гидродинамических теорий, каждая из которых пытается объяснить асимметрию сверхновой, используя конвекцию или механическую нестабильность в звезде, предшествовавшей сверхновой. Пожалуй, проще всего понять «сверхстабильный g-режим». В этой теории мы сначала предполагаем, что ядро слегка отодвинуто в сторону от центра звезды. Это увеличивает давление в близлежащих кремниевых и кислородных оболочках звезды. Поскольку скорость ядерных реакций в этих оболочках очень чувствительно зависит от давления, добавленное давление приводит к большому выделению энергии, и ядро отталкивается в другую сторону. Это, в свою очередь, увеличивает давление на другую сторону, и мы обнаруживаем, что ядро начинает колебаться . Показано, что многие такие моды в тяжелых звездах являются сверхустойчивыми, т. е. небольшое возмущение со временем становится большим. Когда звезда взрывается, ядро получает дополнительный импульс в каком-то направлении, который мы наблюдаем как толчок. Было высказано предположение, что гидродинамические модели могут объяснить бимодальное распределение посредством « сценарий дихотомического удара», в котором оболочка предсверхновой звезды похищается двойным компаньоном, смягчая механическую нестабильность и, таким образом, уменьшая результирующий удар.
Существует два основных нейтрино сценария удара , основанных на нарушении четности взаимодействий нейтрино для объяснения асимметрии в распределении нейтрино. Первый использует тот факт, что в присутствии магнитного поля направление рассеяния нейтрино на ядре смещается в некотором направлении. Таким образом, если бы эмиссия нейтрино произошла в присутствии сильного магнитного поля, мы могли бы ожидать, что средний дрейф нейтрино каким-то образом совпадет с этим полем, и, таким образом, результирующий взрыв будет асимметричным. Основная проблема этой теории заключается в том, что для обеспечения достаточной асимметрии теория требует полей порядка 10. 15 G , гораздо сильнее, чем ожидается у тяжелой звезды. Другая теория, основанная на нейтрино, использует тот факт, что сечение рассеяния нейтрино слабо зависит от силы окружающего магнитного поля. Таким образом, если магнитное поле само по себе анизотропно, то могут существовать темные пятна, по существу непрозрачные для нейтрино. Однако для этого требуется анизотропия порядка 10. 16 G, что еще более маловероятно.
Последнее основное предложение известно как сценарий электромагнитной ракеты. пульсара В этой теории мы предполагаем, что магнитный диполь смещен от центра и оси вращения пульсара. Это приводит к асимметрии величины дипольных колебаний, если смотреть сверху и снизу, что, в свою очередь, означает асимметрию излучения . Затем радиационное давление медленно уносит пульсар прочь. Обратите внимание, что это послеродовой удар, и он не имеет ничего общего с асимметрией самой сверхновой. Также обратите внимание, что этот процесс крадет энергию у вращения пульсара, и поэтому основным наблюдательным ограничением теории является наблюдаемая скорость вращения пульсара по всей галактике. Большим плюсом этой теории является то, что она фактически предсказывает корреляцию с ударом от вращения. Однако существуют некоторые разногласия относительно того, может ли это генерировать достаточную энергию, чтобы объяснить весь диапазон скоростей удара ногой.
Черная дыра бьет ключом
[ редактировать ]Большие расстояния над галактической плоскостью, достигнутые некоторыми двойными звездами, являются результатом натальных ударов звездных черных дыр . Распределение скоростей натальных ударов черных дыр похоже на распределение скоростей ударов нейтронных звезд. Можно было бы ожидать, что импульсы будут такими же, как и у черных дыр, имеющих меньшую скорость, чем у нейтронных звезд, из-за их большей массы, но, похоже, это не так. [2] [3]
Исследование 2023 года на основе численного моделирования столкновений при высоких энергиях показало, что предел для ударов ЧД составляет около 10% скорости света. [4] [5]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Кордес, Дж. М.; Романи, RW; Лундгрен, Южная Каролина (1993). «Туманность Гитара: головная ударная волна от медленно вращающейся высокоскоростной нейтронной звезды». Природа . 362 (6416): 133. Бибкод : 1993Natur.362..133C . дои : 10.1038/362133a0 . S2CID 4341019 .
- ^ Репетто, Серена; Дэвис, Мелвин Б; Сигурдссон, Стейн (2012). «Исследование ударов черных дыр звездной массы». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 425 (4): 2799. arXiv : 1203.3077 . Бибкод : 2012MNRAS.425.2799R . дои : 10.1111/j.1365-2966.2012.21549.x . S2CID 119245969 .
- ^ -Томас Янка, Х (2013). «Натальные удары черных дыр звездной массы в результате асимметричного выброса массы в резервных сверхновых». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 434 (2): 1355–1361. arXiv : 1306.0007 . Бибкод : 2013MNRAS.434.1355J . дои : 10.1093/mnras/stt1106 . S2CID 119281755 .
- ^ Хили, Джеймс; Лусто, Карлос О. (2023). «Абсолютная отдача черной дыры: каков максимальный удар при столкновении с высокой энергией?». arXiv : 2301.00018 [ gr-qc ].
- ^ Анна Демминг (22 августа 2023 г.). «Недавно обнаруженный «ограничение скорости» черной дыры намекает на новые законы физики» . www.livscience.com . Проверено 29 августа 2023 г.
Библиография
[ редактировать ] | Эта статья включает список общих ссылок , но в ней отсутствуют достаточные соответствующие встроенные цитаты . ( Апрель 2009 г. ) |
- Филипп Подсядловский; Эрик Пфаль и Сол Раппапорт (2005). «Рождение нейтронной звезды». Серия конференций ASP . 328 : 327–336.
- Донг Лай; Дэвид Ф. Чернофф и Джеймс М. Кордес (2001). «Струйные пульсары: последствия для ударов нейтронных звезд и начальных вращений». Астрофизический журнал . 549 (2): 1111–1118. arXiv : astro-ph/0007272 . Бибкод : 2001ApJ...549.1111L . дои : 10.1086/319455 . S2CID 1990229 .
- Джеймс М. Кордес; Роджер В. Романи и Скотт К. Лундгрен (1993). «Туманность Гитара: головная ударная волна от медленно вращающейся высокоскоростной нейтронной звезды». Природа . 362 (6416): 133–135. Бибкод : 1993Natur.362..133C . дои : 10.1038/362133a0 . S2CID 4341019 .
- Донг Лай (1999). «Физика ударов нейтронных звезд». Звездная астрофизика . Библиотека астрофизики и космических наук. Том. 254. С. 127–136. arXiv : astro-ph/9912522 . Бибкод : 2000ASSL..254..127L . дои : 10.1007/978-94-010-0878-5_15 . ISBN 978-94-010-3791-4 . S2CID 18944918 .
- Чэнь Ван; Донг Лай и Дж. Л. Хан (2006). «Удары нейтронных звезд в изолированных и двойных пульсарах: наблюдательные ограничения и последствия для механизмов удара». Астрофизический журнал . 639 (2): 1007–1017. arXiv : astro-ph/0509484 . Бибкод : 2006ApJ...639.1007W . дои : 10.1086/499397 . S2CID 1231368 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Финли, Дэйв; Агилар, Дэвид (31 августа 2005 г.). «Астрономы обнаружили самый быстрый пульсар, вылетающий из галактики» . НРАО .
Удар пульсара со скоростью 1100 км/с.
- «ПСР Б1508+55» . СИМБАД . Страсбургский центр астрономических данных .
