Крабовый пульсар - Crab Pulsar

Крабовый пульсар
Chandra-crab.jpg
Крабовидная туманность, в которой находится Крабовидный пульсар (красная звезда в центре). Изображение объединяет оптические данные от телескопа Хаббла (красным) и рентгеновские изображения от Чандры (синим цветом). НАСА / CXC / ASU / J. Hester et al.
Данные наблюдений Epoch J2000       Equinox J2000
Созвездие Телец
Прямое восхождение 05ч 34м 31.97с
Склонение + 22 ° 00 '52,1 "
Видимая звездная величина  (V) 16,5
Характеристики
Эволюционный этап Нейтронная звезда
Индекс цвета U − B -0,45
Индекс цвета B − V +0,5
Астрометрия
Собственное движение (μ) РА:  -14,7 ± 0,8  мас / год
декабрь .:  2,0 ± 0,8  мас / год
Расстояние 2000  шт.
Подробности
Радиус 10  км
Яркость 0,9  л
Температура центр (смоделирован): ~3 × 10 8  К,
поверхность: ~ 1,6 × 10 6  К
Вращение 33,5028583 мс
Возраст 967 лет по наблюдениям с Земли . Из - за задержки света, фактический возраст пульсара, вероятно , будет 7467 ± 2567 лет  лет
Прочие обозначения
SNR G184.6-05.8, 2C 481, 3C 144.0, SN 1054A, 4C 21.19, NGC 1952, PKS 0531 + 219, PSR B0531 + 21, PSR J0534 + 2200, CM Tau.
Ссылки на базы данных
SIMBAD данные

Crab Pulsar (PSR B0531 + 21) является относительно молодой нейтронной звезды . Звезда центральная звезда в Крабовидной туманности , остаток от сверхновой SN 1054 , который широко наблюдается на Земле в 1054 году Обнаружен в 1968 году пульсар был первым , чтобы быть связан с остатком сверхновой .

Небо, видимое в гамма-лучах с помощью космического гамма-телескопа Ферми , показывает, что Крабовидный пульсар является одним из самых ярких источников гамма-излучения в небе. Также видны Млечный Путь (в центре), другие яркие пульсары и блазар 3C 454.3 .

Крабовидный пульсар - один из очень немногих пульсаров, которые можно оптически идентифицировать. Оптический пульсар находится примерно в 20 км (12 миль) в диаметре и имеет период вращения около 33 миллисекунд, то есть, пульсар «пучков» выполнить около 30 оборотов в секунду. Релятивистский ветер, исходящий от нейтронной звезды, генерирует синхротронное излучение , которое производит основную часть излучения туманности, видимого от радиоволн до гамма-лучей . Самая динамичная особенность внутренней части туманности - это точка, где экваториальный ветер пульсара врезается в окружающую туманность, образуя завершающую ударную волну . Форма и положение этой детали быстро меняются, при этом экваториальный ветер проявляется в виде серии пучков, которые становятся круче, ярче и затем исчезают по мере удаления от пульсара в основное тело туманности. Период вращения пульсара увеличивается на 38  наносекунд в день из-за большого количества энергии, уносимой пульсарным ветром.

Крабовидная туманность часто используется в качестве источника калибровки в рентгеновской астрономии . Он очень яркий в рентгеновских лучах , а плотность потока и спектр, как известно, постоянны, за исключением самого пульсара. Пульсар подает сильный периодический сигнал, который используется для проверки синхронизации детекторов рентгеновского излучения. В рентгеновской астрономии в качестве единиц плотности потока иногда используются «краб» и «милликраб». Милликраб соответствует плотности потока около2,4 × 10 −11  эрг  с −1  см −2 (2,4 × 10 –14  Вт / м 2 ) в рентгеновском диапазоне 2–10  кэВ для рентгеновского спектра «крабоподобного», который является примерно степенным по энергии фотонов: I  ~  E –1,1 . Очень немногие источники рентгеновского излучения когда-либо превышают яркость одного краба.

История наблюдения

Рентгеновский снимок Крабовидной туманности, сделанный Чандрой.

К 1939 году Крабовидная туманность была идентифицирована как остаток SN 1054. Затем астрономы начали поиск центральной звезды туманности. Было два кандидата, упоминаемых в литературе как «следующие на север» и «предшествующие югу» звезды. В сентябре 1942 года Вальтер Бааде исключил звезду, " идущую к северу", но обнаружил неубедительные доказательства для звезды "предшествующей югу". Рудольф Минковский в том же выпуске Astrophysical Journal, что и Бааде, выдвинул спектральные аргументы, утверждая, что «доказательства допускают, но не подтверждают вывод о том, что предшествующая юг звезда является центральной звездой туманности».

В конце 1968 года Дэвид Х. Сталин и Эдвард К. Райфенштейн III сообщили об открытии двух пульсирующих радиоисточников «около крабовидной туманности, которые могут совпадать с ней» с помощью радиоантенны Грин-Бэнк на высоте 300 футов (91 м) . Им были присвоены обозначения NP 0527 и NP 0532. Период и местоположение пульсара в Крабовидной туманности NP 0532 было обнаружено Ричардом В. Э. Лавлейсом и его сотрудниками 10 ноября 1968 года в радиообсерватории Аресибо .

Последующее исследование, проведенное ими, в том числе Уильямом Д. Брандэджем, также показало, что источник NP 0532 расположен в Крабовидной туманности. В конце 1968 года Л.И. Матвеенко в « Советской астрономии» сообщил об радиоисточнике, совпадающем с Крабовидной туманностью .

Впервые об оптических пульсациях сообщили Кок, Дисней и Тейлор с помощью 36-дюймового (91 см) телескопа Китт-Пик в обсерватории Стюарда Университета Аризоны. Их открытие подтвердили Натер, Уорнер и Макфарлейн.

Джоселин Белл Бернелл , со-открывшая первый пульсар PSR B1919 + 21 в 1967 году, рассказывает, что в конце 1950-х годов женщина наблюдала источник Крабовидной туманности в телескопе Чикагского университета, который тогда был открыт для публики, и отметила, что это, похоже, будет мигать. Астроном, с которым она разговаривала, Эллиот Мур, проигнорировал эффект как мерцание , несмотря на протест женщины, что как квалифицированный пилот она понимала сцинтилляцию, а это было что-то еще. Белл Бернелл отмечает, что многим людям трудно увидеть частоту 30 Гц оптического пульсара в Крабовидной туманности.

Крабовидный пульсар был первым пульсаром, для которого предел замедления был нарушен с использованием данных обсерватории LIGO за несколько месяцев . Большинство пульсаров не вращаются с постоянной частотой вращения, но могут наблюдаться , чтобы замедлить при очень медленной скорости (3,7 × 10 - 10  Гц / с в случае краба). Это замедление вращения можно объяснить потерей энергии вращения из-за различных механизмов. Предел замедления - это теоретический верхний предел амплитуды гравитационных волн, которые может излучать пульсар, при условии, что все потери энергии преобразуются в гравитационные волны. Отсутствие гравитационных волн, наблюдаемых с ожидаемой амплитудой и частотой (после поправки на ожидаемый доплеровский сдвиг ), доказывает, что другие механизмы должны нести ответственность за потерю энергии. Отсутствие наблюдения до сих пор не является полностью неожиданным, поскольку физические модели вращательной симметрии пульсаров устанавливают более реалистичный верхний предел амплитуды гравитационных волн на несколько порядков ниже предела вращения вниз. Есть надежда, что с улучшением чувствительности инструментов гравитационных волн и использованием более длинных отрезков данных в будущем будут наблюдаться гравитационные волны, излучаемые пульсарами. Единственный другой пульсар, для которого до сих пор был нарушен предел замедления, - это Пульсар Vela .

Замедленная анимация крабового пульсара, снятая на длине волны 800 нм (ближний инфракрасный свет) с помощью камеры Lucky Imaging из Кембриджского университета , демонстрирующая яркий импульс и более слабый межимпульс.

В 2019 году Крабовидная туманность и, предположительно, Крабовидный пульсар испускали гамма-лучи с энергией более 100 ТэВ, что сделало ее первым идентифицированным источником космических лучей сверхвысокой энергии .

использованная литература