Zašto se rotacija pulsara usporava s vremenom
Pulsari su neutronske zvijezde, nastale nakon eksplozija supernove. Supernove nastaju kada zvijezde ostaju bez goriva. Njihov obujam se povećava i one rastu dok ne eksplodiraju. Tada su u stanju tzv „crvenih divova“ Nakon eksplozije crvenog diva ostaje „bijeli patuljak“.
Pulsar nastaje tako da neutronska zvijezda u blizini crvenog diva uzima njegovu atmosferu. Pulsar u nastajanju na taj način ubrzava svoju rotaciju. Promjeri pulsara su manji od 10 kilometara. Najbržim pulsarima je potrebno 3 milisekunde za jedan okret. Pulsari emitiraju jako elektromagnetsko zračenje. Prvi pulsar otkriven je 1967. godine. Otkrili su ga Jocelyn Bell Burnell i Antony Hewish. Oni su mislili da su otkrili signale izvanzemaljske civilizacije.
Znanstvenici sa sveučilišta u Southamptonu su razvili teoriju koja objašnjava zašto se rotacija pulsara usporava s vremenom.
Pulsar je zvijezda koja ima izrazito jako magnetsko polje. Nastala je od ostataka supernove tj eksplozije supernove nakon što ona ostane bez nuklearnog goriva. Pulsar emitira zrake elektromagnetskog zračenja, slično poput svjetionika. Snažni teleskopi mogu registrirati te zrake dok prolaze pored zemlje.
Pulsari se vrte oko svoje osi prilično konstantnom brzinom, no oni s vremenom usporavaju kako emitiraju zračenje i gube energiju. Profesor Nils Andersson i doktor Wynn Ho sa sveučilišta u Southamptonu su pronašli način da predvide kako će se proces „usporavanja“ dogoditi kod pojedinih pulsara. [1]
Nils Andersson kaže da brzina rotacije pulsara može biti precizan pokazatelj mjerenja vremena koji se može usporediti s najboljim atomskim satovima, ali u konačnici će usporiti. Do sada nam priroda tog procesa nije bila poznata usprkos istraživanjima proteklih 40 godina.Naša teorija će rasvijetliti taj proces i dati nam znanje kako pulsari funkcioniraju, kao i kako će se ponašati u budućnosti.
Kako se vreli pulsar hladi, njegova unutrašnjost postaje supertekuča. Materija pulsara se ponaša kao tekućina, ali nema karakteristike trenja i viskoznosti. Pretvaranje njegove unutrašnjosti u supertekućinu utječe na to da se njegova rotacija usporava.
Zvijezda se ponaša poput klizača koji širi ruke da bi usporio – kaže Wynn Ho. Naš model može objasniti promatrano ponašanje mladih pulsara, poput pulsara u zviježđu raka koji je star 958 godina, koji se okrene oko svoje osi 33 puta u sekundi.
Otkriće znanstvenika sa sveučilišta u Southamptonu će biti jako važno za razvoj sljedeće generacije radioteleskopa koji se razvijaju u velikim međunarodnim suradnjama poput Squre kilometre array (SKA) i Low Frequency Array (LOFA), kojem je sveučilište u Southamptonu partner u Ujedinjenom Kraljevstvu. Otkriće i praćenje mnogih novih pulsara je glavni cilj ovih znanstvenih projekata. Matematički modeli profesora Anderssona i Doktora Hoa mogu se upotrijebiti u sklopu tih istraživanja da se predvidi kako će se rotacija pulsara promijeniti s vremenom. To će omogućiti znanstvenicima da zavire u unutrašnjost zvijezda i istraže njihov sastav.
Naši rezultati nam omogućuju novu metodu istraživanja dalekih astronomskih objekata iz laboratorija na zemlji visokoenergetske, kao i fizike niske temperature.
[1] Pulsari su neutronske zvijezde koje se vrte oko svoje osi. Njihova rotacija se usporava zbog radijacije magnetskog dipola .Time se predviđa indeks kočenja n koji je kombinacija razdoblja perioda okreta i njegovog prvog i drugog derivata. Sve promatrane vrijednosti n su manje od predviđene vrijednosti 3. Naš jednostavan model objašnjava evoluciju rotacije mladih pulsara, uključujući n= 251, vrijednost koju ima pulsar star 958 godina u zviježđu raka. Teorija se temelji na smanjenju vrijednosti inercije. Inercija se smanjuje zbog povećanja trenja jezgre zvijezde, koja postaje supertekućina kako se zvijezda hladi tijekom emitiranja zračenja. To ukazuje da će promatranja pulsara radioteleskopima u budućnosti pridonijeti boljem mjerenju mase neutronskih zvijezda, razumijevanju izjednačavanja radijacije i svojstvima supertekućine.