PSR J1906+0746

PSR J1906+0746 är en binär pulsar som upptäcktes 2004 i stjärnbilden Aquila . I detta system kretsar en radiopulsar ( neutronstjärna ) kring ett gemensamt masscentrum med en något tyngre sällskapsstjärna, som också är en kompakt stjärna - en vit dvärg eller annan neutronstjärna. Avståndet mellan dessa stjärnor är litet - rotationstiden är 3,98 timmar (0,166 dagar). Detta är den näst minsta av de kända indikatorerna i början av 2015 [2] . Relativistiska effekter spelar en viktig roll i sådana binära system . I synnerhet förskjuter den geodetiska precessionen radiopulsarens rotationsaxel, vilket resulterade i att radioemissionsstrålen, som färdades längs sin magnetiska axel och nådde solsystemet vid tidpunkten för upptäckten , skiftade 2010 på ett sådant sätt att jordbaserade radioteleskop inte längre fixade det.

Upptäckt och beskrivning

Pulsaren upptäcktes 2004 under analysen av radioobservationer som utfördes vid Arecibo-observatoriet i Puerto Rico med hjälp av Arecibo L-band Feed Array (ALFA)-systemet vid frekvenser på 1,2-1,7 GHz [1] . Uppgifterna, vars analys ledde till upptäckten av pulsaren, samlades in den 27 september 2004. Bevis på existensen av en pulsar upptäcktes sedan under en retrospektiv analys av observationer av denna del av himlen, som erhölls så tidigt som den 3 augusti 1998 under Parkes Millibeam Pulsar Survey- programmet . Tillkännagivandet av upptäckten gjordes 2005 och publicerades 2006 [1] .

Som ett resultat av att jämföra data som erhållits under fem års observationer av pulsaren (från 2005 till slutet av 2009, det vill säga under en tidsperiod som täcker mer än en miljard varv av PSR J1906 + 0746 runt dess axel) i den största observatorier - Nancy( Frankrike ), Lavelle ( Storbritannien ), Green Bank ( USA ), Westerbrook( Nederländerna ) flera tiotusentals cykler registrerades med mätning av ankomsttiden för pulsarpulsen [3] . Det visades att detta system, bildat efter en supernovaexplosion , består antingen av två neutronstjärnor , eller att den andra komponenten är en vit dvärg . Rotationsperioden för komponenterna runt det gemensamma masscentrumet är 0,16599304686(11) dagar (eller 3,9838331246 timmar), de rör sig i omloppsbana med en excentricitet lika med 0,0852996(6) - det minsta bland alla par som inkluderar neutronstjärnor [ 4 ] . Hastigheten för relativistisk rotation av den apsidala linjen är 7,5841(5) grader per år, på andra plats bland alla relativistiska par som någonsin observerats [1] .

En pulsar som roterar runt sin axel med en period av 144,1 millisekunder sänder ut radiovågor längs sin magnetiska axel, som lutar mot sin rotationsaxel; som ett resultat ser den jordiska observatören periodiska skurar av radioutstrålning. Pulsarens karakteristiska ålder är cirka 112 tusen år, den minsta av alla kända dubbelpulsarer vid tiden för dess upptäckt. Detta värde är dock formellt, det är en extrapolering av den för närvarande uppmätta retardationshastigheten för pulsaren [1] . I verkligheten skiljer sig uppenbarligen systemets ålder från den som anges.

Det förväntas att på grund av förlusten av energi från systemet på grund av emissionen av gravitationsvågor, kommer båda stjärnorna i systemet att smälta samman om cirka 300 miljoner år [1] [5] [6] [7] .

Beräkningar visar att sådana system uppträder i galaxen i genomsnitt cirka 60 gånger per 1 miljon år [1] , vilket gör att pulsaren kan vara den yngsta av de som hittats [5] [8] . Systemet är beläget cirka 25 000 ljusår från jorden [9] i den klotformade stjärnhopen Terzan 5 , i stjärnbilden Aquila [10] . Bland binära pulsarer har PSR J1906+0746 den näst kortaste omloppsperioden känd efter PSR J0737−3039 . Pulsarens massa är 1,291(11) M ⊙ , och följestjärnans massa är 1,322(11) M ⊙ . Systemet liknar andra observerade relativistiska binära system och liknar både system med två neutronstjärnor och system med en neutronstjärna och en vit dvärg (till exempel är ett par bestående av en ung pulsar J1906+0746 och en vit dvärg liknande) [11] . Pulsarens rotationsperiod ökar med en hastighet av ungefär 2×10 −14 sekunder per sekund [12] . Systemets omloppsperiod minskar med en hastighet av 0,56(3)×10 −12 sekunder per sekund, vilket orsakas av emission av gravitationsvågor och är helt överensstämmande med förutsägelserna i den allmänna relativitetsteorin (0,56498(15) ×10 −12 sekunder per sekund) [12 ] .

Avståndet till pulsaren, bestämt med hjälp av spridningsmåttet , är 5,40+0,56
-0,60 kpc [12] . Avståndet uppmätt med absorptionsmetoden i neutrala väteledningar är 7,4+2,5
−1,4kpc [12] .

Ytmagnetfältet på pulsaren är 1,73×10 12 G [12] .

Röntgenobservationer på det kretsande teleskopet "Chandra" registrerade inte strålning från pulsaren i intervallet 0,5-8 keV . Av detta följer att pulsarens termiska bolometriska ljusstyrka inte överstiger 10 32 erg/s. Detta är den minsta ljusstyrkan bland alla radiopulsarer med en liknande minskningshastighet i vridmoment [13] . Dessutom har en struktur som liknar en lutad ring centrerad på en pulsar hittats, med en vinkelradie på 1,6 bågminuter; dess ljusstyrka i intervallet 0,5-8 keV är 1,2×10 32 erg/s, cirka 0,045 % av pulsarens totala energiförlusthastighet [13] .

Stråldrift

Enligt allmän relativitetsteori måste neutronstjärnor (som alla roterande föremål i allmänhet) uppleva precession (en gradvis rotation av rotationsaxeln, som en snurrtopp), passera genom en djup gravitationspotential som bildas av en medföljande stjärna. Denna relativistiska effekt, som inträffar i krökt rum-tid, kallas geodetisk precession; den observerades både i andra binära pulsarer (J0737−3039B; J1141−6545 ; B1534+12 ; B1913+16 ) [12] och, i mycket mindre skala, i gyroskopens rörelse i satellituppdraget Gravity Probe B på jorden bana. På grund av geodetisk precession förskjuts pulsarens rotationsaxel med 2,2 grader per år [3] [10] . Från 2005 till 2009 träffade pulsarns strålar från båda polerna jorden . 1998 och efter 2009 träffade bara en stråle. Från och med 2010 lämnade han också, vilket ledde till att pulsaren upphörde att observeras av markbundna radioteleskop. Det totala radioflödet från pulsaren från 2006 till 2009 minskade från 0,8 till 0,2 mJy [12] . Möjligheten att strålen lämnar riktningen till jorden på grund av geodetisk precession noterades redan 2006, i det första arbetet som ägnas åt upptäckten av denna pulsar [1] .

Den geodetiska precessionen fortsätter dock och pulsaren kan återigen bli synlig för jorden runt 2170 [14] . Joery van Leuwen noterade att som ett resultat av "den enorma ömsesidiga gravitationsattraktionen, roterar pulsarens rotationsaxel så snabbt att strålarna av strålning upphör att falla på jorden. Pulsaren har blivit osynlig för även de största teleskopen. Det är första gången en så ung pulsar har "försvunnit" till följd av precession. Lyckligtvis förväntas precessionen få pulsaren att synas igen, men detta kan ta minst 160 år” [3] .

6 november 2014 i arkivet för förtryck vid Cornell University och den 8 januari 2015 i The Astrophysical Journal publicerades en ny artikel med resultaten av forskning om pulsaren [4] [12] . Samma dag (8 januari 2015) presenterades resultatet vid det 225:e mötet i American Astronomical Society i Seattle [15] . Tidningen rapporterar att gravitationell geodetisk precession ledde till att pulsarradiostrålen försvann bortom räckhåll för terrestra teleskop [16] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 D. R. Lorimer et al. Arecibo Pulsar-undersökning med ALFA. II. The Young, Highly Relativistic Binary Pulsar J1906+0746  //  The Astrophysical Journal . — IOP Publishing . — Vol. 640 , iss. 1 . — S. 428-434 . - doi : 10.1086/499918 . - . — arXiv : astro-ph/0511523 .
2. ↑ Den minsta kända omloppsperioden, 2,45 timmar, observeras för ett system som inkluderar radiopulsaren PSR J0737-3039 B och en annan neutronstjärna.
3. ↑ 1 2 3 Försvinnandet av den kosmiska snurran (nedlänk) . ASTRON (5 januari 2015). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd) 
4. ↑ 1 2 J. van Leeuwen et al. The Binary Companion of Young, Relativistic Pulsar J1906+0746  //  The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 2015. - Vol. 798 , nr. 2 . — S. 118 . - doi : 10.1088/0004-637X/798/2/118 . - arXiv : 1411.1518 .
5. ↑ 1 2 Den unga, högst relativistiska binära pulsaren J1906+0746 . Cornell University (17 november 2005). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 6 juli 2019. (obestämd)
6. ↑ Binär pulsar ger upp hemligheter och försvinner sedan . EarthSky (8 januari 2015). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd)
7. ↑ Astronomer använder försvinnande neutronstjärna för att mäta rum-tidsförvrängning . Science Daily (8 januari 2015). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd)
8. ↑ Unga, relativistiska Pulsars binära följeslagare J1906+0746 . Cornell University (6 november 2014). Datum för åtkomst: 11 januari 2015. Arkiverad från originalet den 7 november 2015. (obestämd)
9. ↑ Space-Time Warp mätt i J1906 - Då försvann neutronstjärnan (länk ej tillgänglig) . Vetenskap 2.0 (8 januari 2015). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd) 
10. ↑ 1 2 Forskare mäter rum-tidsförvrängning i tyngdkraften hos binärstjärnan . Sci-News.com (9 januari 2015). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd)
11. ↑ Unga, relativistiska Pulsars binära följeslagare J1906+0746 . Institutet för fysik (10 januari 2015). Tillträdesdatum: 11 januari 2015. (obestämd)
12. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Joeri van Leeuwen et al. The Binary Companion of Young, Relativistic Pulsar J1906+0746 (arXiv:1411.1518) . Cornell University (6 november 2014). Hämtad 12 januari 2015. Arkiverad från originalet 7 november 2015. (obestämd)
13. ↑ 1 2 Kargaltsev, O.; Pavlov, GG Chandra Observation of the Relativistic Binary J1906+0746  (engelska)  // The Astrophysical Journal . — IOP Publishing . — Vol. 702 , utg. 1 . - S. 433-440 . - doi : 10.1088/0004-637X/702/1/433 . - . - arXiv : 0904.2219 .
14. ↑ J1906+0746 Pressmeddelande Media (inte tillgänglig länk) . ASTRON . Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd) 
15. ↑ 225:e AAS-mötet . American Astronomical Society (8 januari 2015). Hämtad 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 11 januari 2015. (obestämd)
16. ↑ Pulsar försvinner ur sikte på grund av tidsförskjutning . BBC Russian (10 januari 2015). Tillträdesdatum: 11 januari 2015. Arkiverad från originalet 13 januari 2015. (obestämd)