Krabí Pulsar - Crab Pulsar

Krabí Pulsar
Chandra-crab.jpg
Krabí mlhovina, která obsahuje Krabí Pulsar (červená hvězda uprostřed). Obrázek kombinuje optická data z Hubble (červeně) a rentgenové snímky z Chandra (v modré). NASA / CXC / ASU / J. Hester a kol.[1]
Data pozorování
Epocha J2000Rovnodennost J2000
SouhvězdíBýk
Správný vzestup5h 34m 31,97s
Deklinace+22° 00' 52.1"
Zdánlivá velikost  (PROTI)16.5
Vlastnosti
Evoluční fázeNeutronová hvězda
U-B barevný index−0.45
B-V barevný index+0.5
Astrometrie
Správný pohyb (μ) RA: −14.7±0.8[2] mas /rok
Prosinec: 2.0±0.8[2] mas /rok
Vzdálenost2000[2] ks
Detaily
Poloměr10 km
Zářivost0.9 L☉
Teplotastřed (po vzoru): ~3×108[3] K,
povrch: ~ 1,6 × 106 K.
Otáčení33.5028583 slečna[2]
Stáří966 let
Jiná označení
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.
Odkazy na databáze
SIMBADpulsarová data

The Krabí Pulsar (PSR B0531 + 21) je relativně mladý neutronová hvězda. Hvězda je centrální hvězdou v Krabí mlhovina, a zbytek z supernova SN 1054, který byl na Zemi široce pozorován v roce 1054.[4][5][6] Objeven v roce 1968, pulsar byl první, kdo byl spojen s zbytek supernovy.[7]

Obloha viděná v gama paprskech, jak ji vidí Fermiho gama kosmický dalekohled, odhaluje Krabí Pulsar jako jeden z nejjasnějších zdrojů gama záření na obloze. Prominentní jsou také Mléčná dráha (uprostřed), další jasné pulsary a blazar 3C 454.3.

Krabí pulzar je jedním z mála pulzarů, které lze opticky identifikovat. The optický pulsar je zhruba 20 kilometrů v průměru a má rotační období asi 33 milisekund, to znamená, že „paprsky“ pulzarů provádějí asi 30 otáček za sekundu.[3] Vytéká vycházející relativistický vítr z neutronové hvězdy emise synchrotronu, který produkuje většinu emisí z mlhoviny při pohledu z rádiové vlny až do gama paprsky. Nejdynamičtějším rysem ve vnitřní části mlhoviny je bod, kde se rovníkový vítr pulsaru sráží do okolní mlhoviny a vytváří terminační šok. Tvar a poloha tohoto prvku se rychle mění, přičemž rovníkový vítr se jeví jako řada prvků podobných chomáčům, které strmí, rozjasní a poté slábnou, když se vzdalují od pulsaru do hlavního tělesa mlhoviny. Doba rotace pulzarů se zvyšuje o 38nanosekundy za den kvůli velkému množství energie unášené pulzním větrem.[8]

The Krabí mlhovina se často používá jako zdroj kalibrace v Rentgenová astronomie. Je velmi jasný Rentgenové záření a magneticka indukce a spektrum je známo, že jsou konstantní, s výjimkou samotného pulsaru. Pulsar poskytuje silný periodický signál, který se používá ke kontrole načasování rentgenových detektorů. V rentgenové astronomii se jako jednotky hustoty toku někdy používají „krab“ a „millicrab“. Milikrab odpovídá hustotě toku asi 2.4×10−11 erg s−1 cm−2 (2.4×10−14 Ž / m2) ve 2. – 10keV Rentgenové pásmo pro rentgenové spektrum „podobné krabům“, což je zhruba energetický zákon ve fotonové energii: Já ~ E−1.1.[Citace je zapotřebí ]Velmi málo rentgenových zdrojů někdy překročilo jas jednoho kraba.


Historie pozorování

Rentgenový snímek Krabí mlhoviny, který pořídil Chandra

Krabí mlhovina byla identifikována jako pozůstatek SN 1054 do roku 1939. Astronomové poté hledali centrální hvězdu mlhoviny. Byli tam dva kandidáti, v literatuře označovaní jako hvězdy „severní následující“ a „jižní předcházející“. V září 1942 Walter Baade vyloučil hvězdu „severní po“, ale shledal důkazy neprůkazné pro hvězdu „jih předcházející“.[9]Rudolf Minkowski, ve stejném čísle Astrofyzikální deník jako Baade, pokročilé spektrální argumenty prohlašující, že „důkazy připouštějí, ale neprokazují, závěr, že jižní předcházející hvězda je centrální hvězdou mlhoviny“.[10]

Na konci roku 1968 David H. Staelin a Edward C. Reifenstein III informovali o objevu dvou pulzujících rádiových zdrojů „poblíž krabové mlhoviny, která by s nimi mohla být shodná“ pomocí 91 stop (300 stop) Rádiová anténa Green Bank.[11] Dostali označení NP 0527 a NP 0532. Období a umístění pulsaru Krabí mlhoviny NP 0532 objevili Richard Lovelace a spolupracovníci 10. listopadu 1968 na Rádiová observatoř Arecibo.[12]

Jejich následná studie, včetně Williama D. Brundageho, také zjistila, že zdroj NP 0532 se nachází v Krabí mlhovině.[13] Na konci roku 1968 L. I Matveenko v roce 1968 údajně shodoval rádiový zdroj s Krabí mlhovinou Sovětská astronomie.[14]

Optické pulzace poprvé ohlásily Cocke, Disney a Taylor pomocí 36 palcového (91 cm) dalekohledu na Kitt Peak z Steward Observatory University of Arizona.[15] Jejich objev potvrdili Nather, Warner a Macfarlane.[16]

Jocelyn Bell Burnell, který spoluobjevil první pulzar PSR B1919 + 21 v roce 1967 souvisí, že na konci padesátých let si žena prohlédla zdroj Krabí mlhoviny na dalekohledu University of Chicago, poté se otevřela veřejnosti a poznamenala, že to vypadalo, že bliká. Astronom, s nímž mluvila, Elliot Moore, tento účinek nezohlednil scintilace navzdory protestům ženy, že jako kvalifikovaný pilot chápala scintilaci, a to bylo něco jiného. Bell Burnell poznamenává, že frekvence 30 Hz optického pulsaru Krabí mlhoviny je pro mnoho lidí obtížná.[17][18]

Krabí pulzar byl prvním pulzarem, pro který limit spin-down byl rozbit pomocí několika měsíců dat z LIGO observatoř. Většina pulzarů se neotáčí při konstantní frekvenci otáčení, ale lze pozorovat, že zpomalují velmi pomalou rychlostí (3.7×10−10 Hz / s v případě Krabího). Toto spin-down lze vysvětlit jako ztrátu energie rotace v důsledku různých mechanismů. Limit spin-down je teoretická horní hranice amplitudy gravitační vlny že pulsar může emitovat, za předpokladu, že všechny ztráty energie jsou převedeny na gravitační vlny. Při očekávané amplitudě a frekvenci nebyly pozorovány žádné gravitační vlny (po korekci na očekávané Dopplerův posun ) dokazuje, že za ztrátu energie musí být odpovědné jiné mechanismy. Dosavadní nepozorování není zcela neočekávané, protože fyzikální modely rotační symetrie pulzarů kladou realističtější horní hranici amplitudy gravitačních vln o několik řádů pod hranici spin-down. Doufáme, že se zlepšením citlivosti přístrojů gravitačních vln a využitím delších úseků dat budou v budoucnu pozorovány gravitační vlny emitované pulzary.[19] Jediným dalším pulzarem, u kterého byla mezní hodnota spin-down dosud porušena, je Vela Pulsar.

Zpomalená animace Krabího pulzaru pořízená při 800 nm vlnová délka (blízké infračervené) pomocí a Lucky Imaging fotoaparát z Cambridge University, ukazující jasný puls a slabší interpulse.

V roce 2019 bylo pozorováno, že Krabí mlhovina, a pravděpodobně proto Krabí Pulsar, vyzařuje gama záření přesahující 100 TeV, což z něj činí první identifikovaný zdroj ultra-vysokoenergetické kosmické paprsky.[20]

Reference

  1. ^ „Vesmírný film odhaluje šokující tajemství Krabího pulzaru“ (Tisková zpráva). NASA. 19. září 2002.
  2. ^ A b C d Katalog ATNF Pulsar databáze vstup. Vidět Manchester, R. N .; et al. (2005), „The Australia Telescope National Facility Pulsar Catalog“, Astronomický deník, 129 (4): 1993–2006, arXiv:astro-ph / 0412641, Bibcode:2005AJ .... 129.1993M, doi:10.1086/428488
  3. ^ A b Becker, W .; Aschenbach, B. (1995), „ROSAT HRI Observations of the Crab Pulsar An Improved Temperature Upper Limit for PSR 0531 + 21“, Alpar, M. A .; Kızıloğlu, Ü .; van Paradijs, J. (eds.), Životy neutronových hvězd, Proceedings of the NATO Advanced Study Institute on the Lives of the Neutron Stars, 450, Kluwer Academic, str. 47, arXiv:astro-ph / 9503012, Bibcode:1995ASIC..450 ... 47B, ISBN  978-0-7923-324-6-6
  4. ^ Supernova 1054 - Stvoření Krabí mlhoviny.
  5. ^ Duyvendak, J. J. L. (1942), „Další údaje o identifikaci Krabí mlhoviny se Supernovou z roku 1054 n. L. Část I. Starověké orientální kroniky“, Publikace Astronomické společnosti Pacifiku, 54 (318): 91, Bibcode:1942 PASP ... 54 ... 91D, doi:10.1086/125409
    Mayall, N.U .; Oort, Jan Hendrik (1942), „Další údaje o identifikaci Krabí mlhoviny se Supernovou z roku 1054 n. L. Část II. Astronomické aspekty“, Publikace Astronomické společnosti Pacifiku, 54 (318): 95, Bibcode:1942PASP ... 54 ... 95M, doi:10.1086/125410
  6. ^ Brandt, K .; et al. (1983), „Starověké záznamy a supernova Krabí mlhoviny“, Hvězdárna, 103: 106, Bibcode:1983Obs ... 103..106B
  7. ^ Zeilik, Michael; Gregory, Stephen A. (1998), Úvodní astronomie a astrofyzika (4. vydání), Saunders College Publishing, str. 369, ISBN  978-0-03-006228-5
  8. ^ Supernovy, neutronové hvězdy a pulzary.
  9. ^ Baade, Walter (1942), „Krabí mlhovina“, Astrofyzikální deník, 96: 188, Bibcode:1942ApJ .... 96..188B, doi:10.1086/144446
  10. ^ Minkowski, Rudolf (1942), „Krabí mlhovina“, Astrofyzikální deník, 96: 199, Bibcode:1942ApJ .... 96..199M, doi:10.1086/144447
  11. ^ Staelin, David H .; Reifenstein, III, Edward C. (1968), „Pulzující rádiové zdroje poblíž Krabí mlhoviny“, Věda, 162 (3861): 1481–3, Bibcode:1968Sci ... 162.1481S, doi:10.1126 / science.162.3861.1481, JSTOR  1725616, PMID  17739779, S2CID  38023534
  12. ^ IAU Circ. Č. 2113, 1968.
  13. ^ Reifenstein, III, Edward C .; Staelin, David H .; Brundage, William D. (1969), „Krabí mlhovina Pulsar NPO527“, Dopisy o fyzické kontrole, 22 (7): 311, Bibcode:1969PhRvL..22..311R, doi:10.1103 / PhysRevLett.22.311
  14. ^ Matveenko, L. I. (1968), „Poloha zdroje malé úhlové velikosti v Krabí mlhovině“, Sovětská astronomie, 12: 552, Bibcode:1968SvA .... 12..552M
  15. ^ Cocke, W. J .; Disney, M .; Taylor, D. J. (1969), „Objev optických signálů z Pulsar NP 0532“, Příroda, 221 (5180): 525, Bibcode:1969Natur.221..525C, doi:10.1038 / 221525a0, S2CID  4296580
  16. ^ R.E .; Warner, B .; Macfarlane, M. (1969), „Optické pulzace v Krabí mlhovině Pulsar“, Příroda, 221 (5180): 527, Bibcode:1969Natur.221..527N, doi:10.1038 / 221527a0, S2CID  4295264
  17. ^ Brumfiel (2007), „Letectvo mělo včasné varování před pulsary“, Příroda, 448 (7157): 974–975, Bibcode:2007 Natur.448..974B, doi:10.1038 / 448974a, PMID  17728726
  18. ^ „Beautiful Minds: Jocelyn Bell Burnell“, dokumentární televizní vysílání BBC 7. dubna 2010.
  19. ^ Vědecká spolupráce LIGO; Abbott, B .; Abbott, R .; Adhikari, R .; Ajith, P .; Allen, B .; Allen, G .; Amin, R .; Anderson, S. B .; Anderson, W. G .; Mozek; Araya, M .; Armandula, H .; Armor, P .; Aso, Y .; Aston, S .; Aufmuth, P .; Aulbert, C .; Babak, S .; Ballmer, S .; Bantilan; Barish, B. C .; Barker, C .; Barker, D .; Barr, B .; Barriga, P .; Barton, M. A .; Bastarrika, M .; Bayer, K .; et al. (2008), „Překonání limitu spin-down emise gravitačních vln z Krabího pulsaru“, Astrophys. J., 683 (1): L45 – L50, arXiv:0805.4758, Bibcode:2008ApJ ... 683L..45A, doi:10.1086/591526
    A erratum dovnitř Astrophys. J., 706 (1): L203 – L204, 2009, arXiv:0805.4758, Bibcode:2009ApJ ... 706L.203A, doi:10.1088 / 0004-637X / 706/1 / L203CS1 maint: periodikum bez názvu (odkaz)
  20. ^ Amenomori, M. (13. června 2019). „První detekce fotonů s energií přesahující 100 TeV z astrofyzikálního zdroje“. Phys. Rev. Lett. 123 (5): 051101. arXiv:1906.05521. Bibcode:2019PhRvL.123e1101A. doi:10.1103 / PhysRevLett.123.051101. PMID  31491288. S2CID  189762075. Citováno 8. července 2019.