ПСР J0737-3039
 Впечатление художника. Объекты показаны не в масштабе: если бы они были изображены размером с шарики , они находились бы на расстоянии 225 м (750 футов ) друг от друга. См. также анимацию MPEG (2,4 МБ ). | |
| Данные наблюдений Эпоха J2000 Равноденствие J2000 | |
|---|---|
| Созвездие | Щенки |
| Прямое восхождение | 07 час 37 м 51.248 с |
| Склонение | −30° 39′ 40.83″ |
| Характеристики | |
| Спектральный тип | Пульсар |
| Тип переменной | Никто |
| Астрометрия | |
| Расстояние | 3200–4500 св. лет (1150 шт .) |
| Орбита [1] | |
| Начальный | PSR J0737-3039 А |
| Компаньон | PSR J0737-3039 Б |
| Период (П) | 2,45 ч. |
| Эксцентриситет (е) | 0.088 |
| Подробности | |
| ПСР J0737-3039A | |
| Масса | 1.338 M ☉ |
| Вращение | 22,699379720498 мс [2] [3] |
| ПСР J0737-3039B | |
| Масса | 1.249 M ☉ |
| Вращение | 2,7734613382 с [2] [3] |
| Другие обозначения | |
2XMM J073751.4-303940 | |
| Ссылки на базы данных | |
| СИМБАД | данные |
PSR J0737-3039 — первый известный двойной пульсар . Она состоит из двух нейтронных звезд , излучающих электромагнитные волны радиодиапазона в релятивистской двойной системе . Два пульсара известны как PSR J0737-3039A и PSR J0737-3039B. Он был обнаружен в 2003 году в австралийской обсерватории Паркс международной группой под руководством итальянского радиоастронома Марты Бургай во время исследования пульсаров в высоких широтах. [4]
Пульсары
[ редактировать ]Пульсар — нейтронная звезда , которая производит пульсирующее радиоизлучение из-за сильного магнитного поля . Нейтронная звезда — это сверхкомпактный остаток массивной звезды, взорвавшейся как сверхновая . Нейтронные звезды имеют массу больше Солнца , но их поперечник составляет всего несколько километров. Эти чрезвычайно плотные объекты вращаются вокруг своих осей , создавая сфокусированные электромагнитные волны , которые проносятся по небу и на короткое время указывают на Землю, создавая эффект маяка, со скоростью, которая может достигать нескольких сотен импульсов в секунду.
Хотя системы двойных нейтронных звезд были известны до ее открытия, PSR J0737-3039 является первой и единственной известной системой (по состоянию на 2021 г.). [update]), где обе нейтронные звезды являются пульсарами – следовательно, система «двойных пульсаров». [5] Объект похож на PSR B1913+16 , который был открыт в 1974 году Джоселин Белл, Тейлором и Халсом и за который они оба получили Нобелевскую премию по физике 1993 года . Объекты такого типа позволяют точно проверить Эйнштейна общую теорию относительности , поскольку точная и последовательная синхронизация импульсов пульсаров позволяет наблюдать релятивистские эффекты, когда в противном случае они были бы слишком малы. Хотя у многих известных пульсаров есть двойной спутник, и многие из них считаются нейтронными звездами, J0737-3039 является первым случаем, когда известно, что оба компонента являются не просто нейтронными звездами, а пульсарами.
Открытие
[ редактировать ]PSR J0737-3039A был обнаружен в 2003 году вместе со своим партнером на австралийской 64-метровой антенне Радиообсерватории Паркс ; J0737-3039B не был идентифицирован как пульсар до второго наблюдения. Первоначально система наблюдалась международной группой во время многолучевого исследования в высоких широтах, организованного с целью обнаружения большего количества пульсаров в ночном небе. [2]
Первоначально считалось, что эта звездная система представляет собой обычный детектор пульсаров. Первое обнаружение показало один пульсар с периодом 23 миллисекунды на орбите вокруг нейтронной звезды. Только после последующих наблюдений был обнаружен более слабый второй пульсар с импульсом длительностью 2,8 секунды от звезды-компаньона.
Физические характеристики
[ редактировать ]Орбитальный период J0737-3039 (2,4 часа) является одним из самых коротких известных для такого объекта (одна треть от периода двойной системы Тейлора-Халса ), что позволяет проводить наиболее точные тесты. В 2005 году было объявлено, что измерения показали превосходное согласие между общей теорией относительности и наблюдениями. В частности, предсказания потерь энергии из-за гравитационных волн , похоже, соответствуют теории.
В результате потери энергии из-за гравитационных волн общая орбита (диаметр примерно 800 000 километров [500 000 миль]) сжимается на 7 мм в день. Два компонента сольются примерно через 85 миллионов лет.
Свойство Нажмите А Пульсар Б Период отжима 22,699 миллисекунды 2,773 секунды Масса 1,337 солнечных масс 1,250 солнечных масс Орбитальный период 2,454 часа (8834,53499 секунды)
Из-за релятивистской прецессии спина импульсы Пульсара B по состоянию на март 2008 года больше не обнаруживаются. [update] но ожидается, что они снова появятся в 2035 году из-за прецессии, которая снова появится в поле зрения. [6]
Использовать в качестве теста общей теории относительности
[ редактировать ]
Сообщается, что в 2021 году данные наблюдений за 16 лет согласуются с общей теорией относительности путем изучения потери орбитальной энергии из-за гравитационных волн . и Распад орбиты ускорение орбитального периода были проверены на соответствие квадрупольной формуле с большой точностью 0,013%, главным образом из-за уникальных характеристик системы, которая имеет два пульсара, находится рядом и имеет наклон, близкий к 90 °. [7] [8] [9]
Уникальное происхождение
[ редактировать ]Помимо важности этой системы для испытаний общей теории относительности, Пиран и Шавив показали, что молодой пульсар в этой системе должен был родиться без выброса массы, что подразумевает новый процесс образования нейтронных звезд , не связанный со сверхновыми. [10] В то время как стандартная модель сверхновой предсказывает, что система будет иметь собственное движение со скоростью более ста км/с, они предсказали, что эта система не будет демонстрировать какого-либо значительного собственного движения. Их предсказание позже было подтверждено хронометражем пульсаров. [11]
Затмения
[ редактировать ]Еще одним открытием двойного пульсара является наблюдение затмения при соединении старшего и более слабого пульсара. Это происходит, когда пончика одного пульсара в форме магнитосфера , наполненная поглощающей плазмой , блокирует свет пульсара-компаньона. Блокировка длительностью более 30 с не является полной из-за ориентации плоскости вращения двойной системы относительно Земли и ограниченности размеров магнитосферы более слабого пульсара ; часть света более сильного пульсара все еще можно обнаружить во время затмения.
Другие бинарные системы
[ редактировать ]Помимо системы двойных пульсаров известен целый ряд различных систем двух тел , в которых только один член системы является пульсаром. Известными примерами являются вариации двойной звезды :
- Система пульсар – белый карлик ; например, PSR B1620-26 .
- Система пульсар– нейтронная звезда , например, PSR B1913+16 .
- Пульсар и нормальная звезда ; например, PSR J0045-7319, система, состоящая из пульсара и B-звезды главной последовательности .
Теоретически система пульсар-черная дыра возможна и представляла бы огромный научный интерес, но такая система пока не обнаружена. Недавно был обнаружен пульсар [12] очень близко к сверхмассивной черной дыре в ядре нашей галактики, но ее движение пока официально не подтверждено как орбита захвата Стрельца А*. Система пульсар-черная дыра может стать еще более сильным испытанием общей теории относительности Эйнштейна из-за огромных гравитационных сил , действующих на оба небесных объекта.
Также большой научный интерес представляет PSR J0337+1715 , двойная система пульсар-белый карлик, в которой есть третий белый карлик на более далекой орбите, вращающейся вокруг двух других. Это уникальное устройство используется для изучения строгого принципа эквивалентности в физике, фундаментального предположения, на котором основана вся общая теория относительности .
Радиотелескоп Square Kilometer Array , строительство которого должно быть завершено в конце 2020-х годов, будет продолжать наблюдать за известными и обнаруживать новые двойные системы пульсаров с целью проверки общей теории относительности . [13]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Ноутсос, А.; Девинь, Г.; Крамер, М.; Векс, Н.; Фрейре, PCC; Лестница, IH; Маклафлин, Массачусетс; Манчестер, штат РН; Поссенти, А.; Бургай, М.; Лайн, АГ; Бретон, РП; Перера, BBP; Ferdman, RD (2020), «Понимание и улучшение времени PSR J0737-3039b», Астрономия и астрофизика , 643 : A143, Arxiv : 2011.02357 , Bibcode : 2020a & a ... 643a.143n , doi : 10.1051/0004-63611/ 202038566 , S2CID 224991311
- ^ Перейти обратно: а б с atnf Первый двойной пульсар — Список команды . Проверено 7 июля 2010 г.
- ^ Перейти обратно: а б Каталога пульсаров ATNF База данных [1] .
- ^ Бургай, М.; д'Амико, Н.; и др. (4 декабря 2003 г.). «Увеличенная оценка скорости слияния двойных нейтронных звезд по наблюдениям высокорелятивистской системы» . Природа . 426 (6966): 531–533. arXiv : astro-ph/0312071 . Бибкод : 2003Natur.426..531B . дои : 10.1038/nature02124 . ПМИД 14654834 . S2CID 4336133 .
- ^ Перейти обратно: а б Сильва, Гектор О.; Хольгадо, А. Мигель; Карденас-Авенданьо, Алехандро; Юнес, Николас (май 2021 г.). «Последствия астрофизических и теоретической физики из наблюдений нейтронных звезд с несколькими посланниками». Письма о физических отзывах . 126 (18): 181101. arXiv : 2004.01253 . Бибкод : 2021PhRvL.126r1101S . doi : 10.1103/PhysRevLett.126.181101 . ПМИД 34018776 . S2CID 214795272 .
- ^ Перера, BBP; Маклафлин, Массачусетс; и др. (2010). «Эволюция PSR J0737-3039B и модель релятивистской прецессии спина» . Астрофизический журнал . 721 (2): 1193–1205. arXiv : 1008.1097 . Бибкод : 2010ApJ...721.1193P . дои : 10.1088/0004-637X/721/2/1193 . S2CID 118854647 .
- ^ Крамер, М.; Лестница, IH; и др. (13 декабря 2021 г.). «Испытания гравитации в сильном поле с двойным пульсаром» . Физический обзор X . 11 (4): 041050. arXiv : 2112.06795 . Бибкод : 2021PhRvX..11d1050K . дои : 10.1103/physrevx.11.041050 . ISSN 2160-3308 . S2CID 245124502 .
- ^ Шао, Лицзин (13 декабря 2021 г.). «Общая теория относительности выдерживает проверку двойного пульсара» . Физика . 14 :173. doi : 10.1103/Physics.14.173 . S2CID 247276989 .
- ^ Деллер, Адам; Манчестер, Ричард (13 декабря 2021 г.). «Мы насчитали 20 миллиардов тактов экстремальных галактических часов, чтобы подвергнуть теорию гравитации Эйнштейна самому серьезному испытанию» . Разговор . Проверено 16 декабря 2021 г.
- ^ Пиран, Т.; Шавив, Н. (2005). «Происхождение двойного пульсара J0737-3039B». Письма о физических отзывах . 95 (5): 051102. arXiv : astro-ph/0409651 . Бибкод : 2005PhRvL..94e1102P . doi : 10.1103/PhysRevLett.94.051102 . ПМИД 15783626 . S2CID 42212345 .
- ^ Крамер, М.; и др. (2006). «Испытания гравитации в сильном поле с двойным пульсаром». Аннален дер Физик . 15 (1–2): 34–42. Бибкод : 2006АнП...518...34К . дои : 10.1002/andp.200510165 . S2CID 55380143 .
- ^ Магнетар / SGR / радиопульсар всего в 3 дюймах от Sgr A * « [2] Архивировано 2 февраля 2014 года в Wayback Machine ».
- ^ Крамер, Майкл (14 октября 2008 г.). «Сильные полевые испытания гравитации с использованием пульсаров и черных дыр» . СКА Наука . Триест, Италия: Sissa Medialab: 020. doi : 10.22323/1.052.0020 . Архивировано из оригинала 6 декабря 2010 года . Проверено 6 июля 2010 г. - через Proceedings of Science.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- «Первый известный двойной пульсар открывает новую астрофизику» . Университет Манчестера. 8 января 2004 г.
- «Первый двойной пульсар» . Национальный телескоп Австралии. 14 декабря 2022 г.
- «PSR J0737-3039» . СИМБАД . Страсбургский центр астрономических данных .
- «Пульсары приносят хорошие новости охотникам за гравитационными волнами » . Астрономический портал (на португальском языке). 26 декабря 2003 г.
- «Пульсар в тесной паре» . Успехи физики . 1 января 2004 г.
- «Страница двойного пульсара Рене» . Домашняя страница Рене . Архивировано из оригинала 12 августа 2014 года.
- Найе, Роберт (12 декабря 2003 г.). «Новая двойная нейтронная звезда испытает Эйнштейна» . Небо и телескоп .
- Найе, Роберт (3 марта 2005 г.). «Эйнштейн проходит новые испытания» . Небо и телескоп .
- Норберт Юнкс (13 декабря 2021 г.). «Эйнштейн еще раз доказал свою правоту» . Макс-Планк-Гезельшафт .
