Mezi různými nebeskými tělesy, která existují ve vesmíru, jsou některá zcela zvláštní svou formací a vlastnostmi. Mezi tato nebeská tělesa patří pulsary. Mnoho lidí neví, co pulsar je nebo jaký je jeho význam. Obecně a jednoduše řečeno, pulsar je extrémně hustá a vysoce zmagnetizovaná neutronová hvězda, která při otáčení kolem své osy vyzařuje elektromagnetické záření v pravidelných pulzech.
V tomto článku vám řekneme, co je pulsar, jak vzniká, jeho vlastnosti a význam.
co je pulsar
Pulsar je typ vysoce kompaktního a energetického astronomického objektu známého jako neutronová hvězda. Neutronové hvězdy jsou extrémně husté zbytky vznikající po explozi supernovy hmotných hvězd. Pulsar je pozorovatelný, když jeho osa rotace směřuje k Zemi a periodicky emituje záření.
Nejvýraznějším rysem pulsaru je jeho schopnost vydávat pravidelné pulsy elektromagnetického záření, od rádiových vln až po gama záření. Tyto pulsy jsou způsobeny rychlou rotací neutronové hvězdy a jejími intenzivními magnetickými poli. Jak se pulsar otáčí, jeho radiační emise jsou detekovány v pravidelných intervalech, což vytváří signál, který jakoby „pulsuje“ na obloze.
Rotace pulsaru může být neuvěřitelně rychlá, s periodami od zlomků sekundy do několika sekund. Tato rychlá rotace má také za následek extrémně intenzivní magnetická pole, miliardkrát silnější než magnetická pole Země. Tato intenzivní magnetická pole mohou ovlivňovat emise záření a tvorbu větrů vysoce energetických částic kolem pulsaru. Více o jevech, které se vyskytují ve vesmíru, se dozvíte v článku o světových supervulkánech.
Jak jsou formovány
Pulsary vznikají, když masivní hvězda (nejméně třikrát hmotnostnější než Slunce) vyčerpá své jaderné palivo a exploduje jako supernova. Během exploze se jádro hvězdy zhroutí vlivem gravitace a stlačí se do koule o průměru několika kilometrů. V důsledku toho se hvězda stane extrémně hustou, zhruba o hmotnosti Slunce, ale stlačí se do objektu o velikosti města.
Kvůli zachování momentu hybnosti se neutronová hvězda začne rychle otáčet (v některých případech stokrát za sekundu). Pokud má hvězda silné magnetické pole, magnetická energie uložená v poli se přemění na elektromagnetické záření, které je vyzařováno ve formě světelných pulzů při rotaci hvězdy.
Pulsary mají několik pozoruhodných vlastností. Zaprvé, vyzařují záření s velmi krátkými vlnovými délkami, jako je rentgenové a gama záření, a radiofrekvenční oblast elektromagnetického spektra. Zadruhé, jejich pulsy jsou extrémně pravidelné a přesné s periodicitou, kterou lze měřit s velkou přesností. A konečně, pulsary mají velmi silná magnetická pole, možná milionkrát silnější než magnetické pole Země.
Objev
Podle časopisu National Geographic byly pulsary objeveny koncem 60. let 20. století, v roce 1967, postgraduální studentkou Jocelyn Bell a jejím poradcem Antonym Hewishem na radioastronomické observatoři Mullard Shield poblíž Cambridge. Pravdou je, že narazili na zdroj rádiového signálu, který se opakoval každou noc během pracovní doby. Vycházel ze stejného místa na obloze a zpočátku si mysleli, že navazují kontakt s mimozemšťany.
Pulsary, kromě toho, že jsou jedinečnými a fascinujícími objekty, jsou také husté, vysoce zmagnetizované neutronové hvězdy, které při své rotaci emitují záření v pravidelných pulzech. Jsou výsledkem kolapsu hmotných hvězd do supernov a jsou užitečné pro studium základní fyziky, jako je obecná relativita a fyzika husté hmoty. Více informací o tom, jak spolu souvisí astrofyzikální jevy, naleznete v článku o asteroidu Kepler a jeho dopadu na moderní astronomii.
Význam pulsaru
Jak jsme již viděli, kromě poskytování cenných informací o extrémní fyzice ve vesmíru hrají pulsary klíčovou roli v několika oblastech astronomického výzkumu. Některé z oblastí, kde jsou pulsary důležité, zahrnují:
- Obecná teorie relativity: Pulsary lze použít ke studiu účinků Einsteinovy obecné teorie relativity, jako je zakřivení časoprostoru kolem masivních objektů. Přesná měření doby příchodu pulsů při jejich průchodu gravitačním polem jiné hvězdy nebo masivního objektu nám umožňují ověřit předpovědi obecné teorie relativity.
- Extrémní záležitost: Pulsary jsou přírodní laboratoře pro zkoumání hmoty v extrémních podmínkách. Neuvěřitelná hustota a intenzivní tlak v neutronové hvězdě poskytují informace o hmotě ve stavech, které v pozemských laboratořích nedokážeme znovu vytvořit. To zahrnuje vnitřní strukturu neutronových hvězd a vlastnosti ultrahusté hmoty.
- Prostorová navigace: Pulsary se používají ve vysoce přesné vesmírné navigaci. Pulsarové signály lze detekovat ze vzdálených vesmírných sond a používají se jako kosmické „majáky“ k přesnému výpočtu polohy plavidla ve vesmíru.
- Kosmologie: Pulsary jsou také užitečné v kosmologii. Mohou být použity ke studiu mezihvězdného prostředí a ke zmapování rozložení hmoty v naší galaxii. To může poskytnout informace o struktuře a vývoji Mléčné dráhy. Navíc vaše studium může nabídnout perspektivu jak lze bojovat proti změně klimatu.
- Detekce gravitačních vln: Některé pulsary, nazývané milisekundové pulsary, mají výjimečně vysokou pulsační stabilitu. Ty mohou být použity jako přesné kosmické hodiny při experimentech s detekcí gravitačních vln, které pomáhají potvrdit existenci těchto vln a studovat astrofyzikální jevy, jako jsou slučování černých děr.
- Hvězdný vývoj: Studium pulsarů a jejich vztahu k explozím supernov nám poskytuje cenné informace o vývoji a životním cyklu hmotných hvězd. To nám zase pomáhá lépe porozumět tomu, jak se různé druhy hvězd ve vesmíru formují a vyvíjejí.
Jak vidíte, pulsary jsou pro astronomy důležité, protože poskytují cenné informace o extrémních vlastnostech hmoty, interakcích intenzivních magnetických polí a dynamice neutronových hvězd. Doufám, že vám tyto informace pomohou dozvědět se více o tom, co je pulsar a jeho důležitosti.