Пульсары

Пульсары - источники электромагнитного излучения, изменяющегося строго периодически: от долей секунды до нескольких минут. Первые пульсары были открыты в 1968 г. английскими радиоастрономами как слабые источники импульсного радиоизлучения. В 1970-х гг. с искусственных спутников были открыты периодические источники рентгеновского излучения - так называемые рентгеновские пульсары (см. Рентгеновская астрономия), свойства излучения которых существенно отличаются от свойств радиопульсаров.

В настоящее время известно более 300 радиопульсаров с периодами от 0,0016 до 4,0 с. Они обозначаются чаще всего буквами PSR и цифрами, выражающими их экваториальные координаты. Например, PSR 0531+21 - это известный пульсар в Крабовидной туманности, его прямое восхождение 05^h31^m, а склонение +21°. Повторяющиеся импульсы пульсаров резко меняют свою интенсивность и форму. Однако определенная по нескольким периодам средняя форма импульса практически не меняется со временем.

Распределение энергии излучения пульсара по частоте, а также интенсивность излучения в радиодиапазоне показывают, что оно не может быть объяснено высокой температурой звезды; для того чтобы объяснить наблюдаемую "радиояркость" пульсара тепловым излучением, необходимо было предположить, что он нагрет до 10²⁵К и выше, а такие температуры совершенно невозможны.

Накапливая данные за несколько лет, астрономам удалось измерить период с точностью до 10^-12с. При этом оказалось, что периоды радиопульсаров постоянно увеличиваются. У некоторых пульсаров период удваивается за 1000 лет, у других это происходит медленнее - за 10⁹ лет. Это время условно называют возрастом пульсара.

Природа излучения пульсаров полностью пока не раскрыта. Ученые считают, что пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды с сильным магнитным полем. Из-за магнитного поля излучение пульсара подобно лучу прожектора. Когда из-за вращения нейтронной звезды луч попадает на антенну радиотелескопа, мы видим всплески излучения. Наблюдаемые у некоторых пульсаров "сбои" периодов подтверждают предсказания о наличии твердой коры и сверхтекучего ядра у нейтронных звезд ("сбой" периода происходит при разломе твердой коры - "звездотрясениях").

Сигналы пульсаров на разных радиочастотах распространяются в межзвездной плазме (см. Межзвездная среда) с разной скоростью. Поэтому по взаимному запаздыванию сигналов определяют расстояние до пульсаров. Таким путем находят их распределение в Галактике. Пульсары концентрируются к плоскости Галактики. Распределение пульсаров приблизительно соответствует распределению остатков сверхновых звезд. Видимо, большая часть пульсаров образуется при взрывах сверхновых звезд. Это доказано по крайней мере для пульсара в центре Крабовидной туманности, у которого наблюдается импульсное излучение также и в оптическом диапазоне.

В отличие от радиопульсаров рентгеновские пульсары встречаются только в двойных системах. У некоторых радиопульсаров тоже наблюдается импульсное рентгеновское излучение и даже гамма-излучение, но совсем другой природы, чем у собственно рентгеновских пульсаров.

До открытия пульсаров в научной литературе широко обсуждался вопрос о нейтронных звездах. Однако совершенно не было ясно, удастся ли их когда-нибудь наблюдать астрономическими методами. Многие астрономы вообще сомневались в их существовании. Неожиданное открытие пульсаров показало, что нейтронные звезды могут быть радиоисточниками огромной мощности, значительно более высокой, чем та, которую предсказывали теоретики. Удивительной оказалась также и строгая периодичность их радиоизлучения, до сих пор являющаяся одной из наиболее сложных загадок пульсаров.