Нейтронные гейзеры объяснили сейсмологию пульсаров

Ученым удалось не только создать новую дисциплину — сейсмологию пульсаров, но и «увидеть» гейзеры нейтронной жидкости, вырывающейся из-под твердой нейтронной коры сверхплотной звезды.

Группа ученых под руководством Джона Мидлдича (John Middleditch) из Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мексико, США, при исследовании специфического пульсара под названием PSR J0537–6910 обнаружила интересную закономерность в процессах резкого скачкообразного изменения частоты вращения пульсара, напоминающих землетрясения, сообщает Spacedaily. Оказалось, что «пульсаротрясения» происходят по расписанию, подчиняющемуся простой формуле.

Для наблюдений за пульсаром исследователи использовали рентгеновский телескоп НАСА «Rossi» (X-ray Timing Explorer). За последние 8 лет было зарегистрировано 20 «толчков». После каждого толчка скорость вращения пульсара скачкообразно увеличивалась. Интенсивность «толчков» пропорциональна увеличению скорости вращения.

После 10-го «пульсаротрясения» с начала наблюдений, осуществлявшихся с 1999 года, астрофизики обнаружили закономерность, которая впоследствии подтвердилась. В результате, по характеристикам предшествующего толчка, оказалось возможным предсказывать момент наступления последующего с точностью до двух дней.

Согласно современным представлениям, пульсары являются быстровращающимися сверхплотными нейтронными звездами, у которых имеется активная область, генерирующая излучение в узком конусе. Этот конус, подобно маяку, при вращении пульсара вокруг собственной оси «сканирует» небесную сферу, периодически обращаясь в сторону наблюдателя через определенные промежутки времени, равные периоду вращения звезды.

PSR J0537–6910 представляет собой ядро сверхновой звезды, взорвавшейся примерно 4 тыс. лет тому назад. Он расположен около плоскости Млечного пути, на расстоянии приблизительно 170 тыс. св. лет от Земли. Его можно наблюдать в Южном полушарии. Пульсар известен своими частыми «землетрясениями». Энергия излучения пульсара черпается из его кинетической энергии, поэтому скорость вращения постепенно уменьшается.

Средняя частота вращения PSR J0537–6910 составляет приблизительно 62 оборота в секунду, то есть 62 Гц. В течение толчка частота вращения этого пульсара увеличивается в среднем на 1 Гц каждые семь часов (по сравнению с другими пульсарами это чрезвычайно большой градиент частоты). После этого пульсар начинает снова замедляться.

Прогнозируемый характер толчков позволяет построить теорию, объясняющую их причины. В основе этой теории лежит предположение, что пульсары имеют твердую оболочку, под которой находится сверхтекучая нейтронная жидкость. Твердая оболочка и жидкое ядро имеют различные скорости вращения. Когда разность скоростей превышает определенный критический порог, происходит выброс жидкой фракции через крупные разломы в твердой оболочке, что заставляет пульсар вращаться быстрее.

Большому извержению всегда предшествуют малые, вызванные выбросом жидкости через капиллярные трещины. Увеличение скорости вращения прямо пропорционально периоду времени до следующего толчка, то есть, после интенсивного извержения приходится дольше ожидать следующее.

Астрофизики обнаружили также, что магнитный полюс пульсара перемещается каждый год на расстояние около метра. Такая особенность давно известна на Земле, но перемещение магнитного полюса на пульсаре зафиксировано впервые.