Реферат: Пульсаpы - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Пульсаpы

Банк рефератов / Астрономия, авиация, космонавтика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 39 kb, скачать бесплатно
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

2Р Е Ф Е Р А Т 2по астрономии 2Тема : " Пульсары " 2Ученика XX класса X 2Ив aнов a Ив aн a 2г . МОСКВА , 1995 г. 3С О Д Е Р Ж А Н И Е. 1. Новый радиотелескоп в Кембридже. 2. Открытие первого пульсара (рассказывает Джоселин Белл ). 3. Пульсары имеет малые размеры. 4. Можно ли увидеть пульсары ? 5. Пульсар в К рабовидной туманности - видимая звезда. 6. Что такое пульсары ? 7. Томас Голд объясняет пульсары. 8. Вопросы на которые нет ответов. а ) действительно ли пульсары нетронны е звезды. б ) есть ли у пульсаров планеты. в ) как образуются пульсары. _ 2Пульсары. Сообщение , опубликованное в феврале 1968 года в английском журнале "Nature", было столь удивительно , что его тут же подхва- тила вся мировая пре сса . Групп а ученых Кембриджа , руководимая Энтони Хьюишем , извещала о том , что ей удалось принять радиосиг- налы из глубин вселенной. После второй мировой войны начался расцвет радиоастроно- мии . Космический газ - межзвез дное вещество - обладает способ- ностью испускать и поглощать излучен ия в области радиочастот. Подобно свету , это излучение проходит сквозь земную атмосферу и может служить дополнительным источником информации о Вселенной. Иссл едуя космическое радиоизлучение,м ожно получать сведения о свойствах межзвездного вещества в наш ей Галактике ; удается также принимать и анализировать радиоизлучение межзвездного газа в других звездных системах . Галактики , д ающие осо бенно интенсивное радиоизлучение , получили название радиога лактик. Приходящее к нам радиоизлучение испы тывает влияние вещества, выбрасываемого Солнцем и движущегося в межпланетном пространстве к границам Солнечной системы . Наб людаемые из-за этого временные флуктуации радиоизлучения во многом подобны мерцанию света звезд , обусловленному движениями воздушны х масс в атмосфере. Именно для исследования подобных флу ктуаций , обусловленных межпла нетным веществом , и был предназначен радиотелескоп , строи- тельство которого было начато в К ембридже в 60-е годы . На площа- ди в два гектара было установлено более двух тысяч отдельных ан- тенных элементов . Поскольку с помощью этого антен ного поля пред- полагалось исследовать флуктуации излуче ния радиоисточников, вызванные солнечным ветром , приемное устройство было рассчитано на регистрацию быстрых изменений при ходящего радиоизлучения. Прежние радиотелескоп ы не давали такой возможности , и по этому кембриджский радиотелескоп как будто специально был приспособлен для открытия быстропеременных сигналов от пульсаров - открытие, которое отодвинуло на второй план ту задачу , ради которой радио- телескоп был построен : исследования ф луктуаций радиоизлучений, обусловленых солнечным ветром. Поскольку поворачивать гигантскую антенн у невозможно , подоб- ный радиотелескоп принимает радиоизлучен ие из узкой полосы не- - 2 - бесной сферы , которая проходит над антенной радиотелескопа , пока Земля совершает свое суточное вращени е . В июле 1967 года строи- тельство было закончено и начались наблюдения . Круглые сутки ре- гистрировалась интенсивность приходящ его радиоизлучения с длиной волны 3.7 метра . За неделю на 210 метрах диаграммной ленты само- писец рисовал кривые интенсивности из лучения от 7 участков неба. Усилия были направлены на поиск с табил ьных радиоисточников , из- лучения которых "мерцают ", взаимодействуя с солнечным ветром. Наблюдениями на телескопе и трудоемко й обработкой результатов занималась аспирантка Джоселин Белл . Ее интересовали быстрые флуктуации радиоизлучений от космич еских источников , попадающих в поле зрения телескопа при суточ ном вращении Земли. Девять лет спустя Джоселин Белл в своей речи на одном из приемов вспоминала о том времени , когда она под руководством Хь- юиша работала в Кембридже над дис сертацией . Она рассказывала о выходящей из-под пера самописца неско нчаемой ленте , которую ей приходилось просматривать . После первых трех десятков метров она научилась распознавать радиоисточники , мерцающие из-за солнечно- го ветра , и отличать их от рад иопомех земного происхождения . "Через шесть или восемь недель пос ле начала исследований я обра- тила внимание на какие-то отклонения сигнала , зарегистрированно- го самопи сцем . Эти отклонения не очень походили на мерцания ра- диоисточника ; не были они похожи и на земные радиопомехи . Кроме того , мне вспомнилось , что подобные отклонения мне однажды встречались и раньше , когда регистрир овалось излуче ние от этого же участка неба ." Дж . Белл хотела вернуться к этой записи , но ее задержали другие дела . Только в ко нце октября 1967 года она вновь занялась этим явлением и по пыталась записать сигнал с бо- лее высоким временным ра зрешением . Однако источник на этот раз найти не удалось : он вновь дал о себе знать лишь к концу ноября. "На ленте , выходящей из-под пера с амописца , я видела , что сигнал состоит из ряда импульсов . Мое предположение о том , что импульсы следуют один за друг им через одинаковые промежутки вре- мени , подтвердилось сразу же , как только лента была вынута из прибора . Импульсы были разделены инте рвалом в одну и одну треть секунды ( см . рис .1 ). Я тотчас же связ алась с Тони Хьюишем , ко- торый читал в Кембридже лекцию дл я первокурсников . Первой реак- цией его было заявить , что импульс ы - дело рук человеческих . Это . - 3 - . - 4 - было естественно при данных обстоятел ьствах . Однако мне поче- му-то казалось возможным , что сигнал может идти и от какой-ни- будь звезды . Все-таки Хьюиш заинтересо вался происходящим и на другой день пришел на телескоп ка к раз в то время , когда источ- ник входил в поле зрения антенны - и сигнал , к счастью , появился снова ." Источник со всей очевидностью имел неземное происхожде- ние , поскольку сигнал появлялся каждый раз когда телескоп оказы- вался н а этот участок неба . С другой стороны , импульсы выглядели так , как будто их посылают люди . Быть может , это представители неземной цивилизации ? Едва ли , в п рочем , сигнал шел от планеты, обращающейся вокруг звезды . В этом случае расстоя ние между со- седними импульсами изменялось бы сооб разно с периодом обращения планеты , поскольку расстояние до радио источника было бы непосто- янно . "Незадолго до Рождества я пре дложила Тони Хьюишу выступить на конференции и на са мом высоком научном уровне поставить воп- рос о том , каким образом следует истолковать эти результаты . Мы не верили , что сигналы посылает ка кая-то чужая цивилизация , од- нако такое предположение однажды выск азывалось , и у нас не было доказательств , что мы имеем дело с радиоизлучением естественного происхождения . Если же допустить , что где-то во вселенной нами были обнаружены живые существа , то возникала любопытная пробле- ма : как следует обнародовать эти р езультаты , что бы это было сделано со всей ответственностью ? Ком у первому сообщить об этом ? В тот день мы так и не ре шили эту проблему : я отправилась до- мой в полной растерянности . Мне ну жно было писать свою диссерта- цию , а тут откуда-то взялись эти окаянные "зеленые человечки ", которые выбрали именно мою антенну и рабочую частоту телескопа, чтобы установить связь с землянами . Подкрепившись ужином , я вновь отправилась в лабораторию , чтобы проанализиров ать еще нес- колько лент . Незадолго до закрытия лаборатории я просматривала запись , относящуюся к совершенно к другому участку неба и на фо- не сигнала от мощного радиоисточника Кассиопея А заметила знако- мые возмущения . Лаборат ория закры валась , и мне пришлось идти, однако я знала , что именно этот участок неба рано утром будет в поле зрения телескопа . Из-за холода что-то испортилось в прием- ном устройстве нашего телескопа . Коне чно , так всегда и бывает ! Однако я пощелкала выключателем , побр анилась , посокрушалась , и минут пять установка работала нормал ьно . И это были те самые - 5 - пять минут , когда появились возмущени я . На этот раз возмущения имели вид импульсов , следующих через 1,2 секунды . Я положила ленты на стол Тони и отправилась праздновать Рождество . Какая удача ! Было совершенно невероятно , что бы "зеленые человечки " из двух разных цивилизаций выбрали одну и ту же волну и то же время для посылки сигналов на нашу план ету ". Вскоре Джоселин Белл обнаружила еще два пульсара , а в конце января 1968 года было послано сообщение в журнал "Nature". В нем шла речь о первом пульсаре. Более всего пульсары поразили астрономов тем , что интенсив- ность их излучения изменялась чрезвыч айно быстро . У наиболее быстрых переменных звезд период , с которым изменяется их блеск, может составлять один час или тог о меньше . Блеск белого карлика в двойной звездной системе Новой 1934 года в созвездии Геркулеса изменяется с периодом 70 секунд - но пульсары оставили этот ре- корд далеко позади . На это указыва ли и исследования , проведенные в последующие м есяцы : с чем более высоким временным разрешением регистрировались импульсы , тем яснее просматривалось их тонкая структура , показывавшая , что интенсивности радиоизлучений изме- няется за десятитысячные доли секунды . ( рис . 2 ). По скорости изменения интенсивно сти излучения можно оценить размеры той области пространства , из которой оно исходит . Расс- мотрим для простоты полусферу , удаленн ую от наблюдателя на столь большое расстояние , что и невооруженны м глаз ом , и в телескоп оно выглядит просто точкой ( рис . 3 ). Пусть на поверхности сферы происходит очень короткая вспышка све та . Что же видит удаленный наблюдатель ? Излучение распространяется о т сферы со скоростью света . Поскольк у расстояние от наблюдателя до различных точек сферы не одинаково , излучение , одновре менно испущенное всеми точками сферы , приходит к наблюдателю в различные моменты време- ни : вначале поступает сигнал от це нтра "видимого диска ", ко торый ближе всего к наблюдателю , затем о т окружающей его области , и, наконец , от краев . Таким образом , р егистрируемый наблюдателем импульс "размазывается " - он имеет больш ую длительность , чем ис- ходный короткий импульс света . П родолжительность импульса увели- чивается на то время , за которое свет проходит расстояние , рав- ное радиусу сферы . Сказанное можно распространить не только на . - 6 - . - 7 - короткие световые импульсы , но и н а любые изменения яркости све- чения сферы , поскольку сигнал , соответ ствующий , как уменьшению, так и увеличению яркости , доходит до наблюдателя от различных точек сферы за неодинаков ое в ремя . "Размазывание " сигнала будет наблюдаться и в том случае , когда форма излучающего объекта от- личается от сферической. Таким образом , если регистрируемые и зменения яркости источ- ника происходят , скажем , за десятит ысячные доли секунды , то из этого следует , что размеры источника не могут быть существенно больше того расстояния , которое свет проходит за это время , то есть 30 км . Если бы источник имел большие размеры , то изменения яркости " размазывались " бы на бол ее длительное время . В пределах одного импульса интенсивность изменяется в течение одной десяти- тысячной доли секунды ; это видно п о крутым фронтам зубцов на ри- сунке 2. Поскольку радиоизлучение распростр аняется со скоростью света , из этого можно заключить , чт о объект , от которого исходит импульс , имеет в поперечнике не бо льше нескольких сотен километ- ров . Подобные размеры чрезвычайно мал ы по сравнению с теми , с которыми мы привыкли име ть де ло во Вселенной . Диаметр белых кар- ликов составляет несколько десятков т ысяч километров ; диаметр Земли равен примерно 13 тыс . км . Таки м образом , сигналы пульса- ров несут сведения о том , наскольк о малы те области пространства во вселенной , из которых исход ит это чрезвычайно интенсивное ра- диоизлучение. Вскоре из разных мест земного ша ра стали поступать сообщения о вновь открываемых пульсарах . Сегодн я их известно более трех- сот . Периоды их ле жат в пр еделах от 0,0016 секунд ( у PSR 1937+21 ) до 4,3 секунды ( у PSR 1845-19 ). Буквы PSR обозначаю т слово "пульсар ", далее даются прямое восхождение в часах ( 19 5h 0) и минутах ( 37 5m 0 ) и склонение в граду сах ( -19 5о 0 ). Известно шестнадцать пульсаров , периоды которых менее 12 миллисекунд. Самый далекий пульсар находится на расстоянии 1,3 кпк . Самый близкий пульсар отдален от Земли примерно на 60 пк ( в десятки раз дальше , чем ближайшие звезды ), а самый далекий зафиксирован на расстоянии около 25 кпк , т.е . дале ко за центром Галактики. Естественно предположить , что пульсары образуются и в других га- - 8 - лактиках . Пока открыли по одному короткопериодическому пульсару в Большом и Малом Магеллановых Об лаках . Девятнадцать пульсаров найдено в шаровых скоплениях. Хотя по форме отдельные импульсы не вполне повторяют друг друга , период пульсара отличается высоким постоянством . Иногда импульсы пропадают , но после возобновл ения приема следуют в точ- ности в прежнем ритме. Впоследствии удалось записать отдельные импульсы с более вы- соким разрешением . При этом выяснилось , что они обладают еще бо- лее тонкой структурой , чем показано на рисунке 2. Рекордная быстрота изменения интенсивности составл яет 0.8*10 5-6 0 секунды. Это означает , что излучение исходит из области , не превышающей 250 метров в поп еречнике. Уже в первый год после открытия пульсаров обнаружилось , что период многих из них постепенно у величивается : со временем пуль- сары становятся "медленнее ". Однако час тота следования импульсов изменяется очень незначите льно : ч тобы период пульсара удвоился должно пройти примерно 10 млн . лет. Что же представляют собой пульсары ? Находятся ли они вблизи Солнечной системы или также далеки от нас , как другие галактики ? Легко видеть , что пуль сары ра сполагаются среди звезд нашего Млечного Пути . Мы уже знаем , что светлая полоса Млечного Пути, которую мы видим на небе , это множество звезд , расположенных в нашей Галактике . Особенно много звезд удается различить , если смотреть по направлению к цен тру Галактики . Если нанести на кар- ту звездного неба все известные п ульсары , то они окажутся расп- ределенными среди звезд нашей галакти ки , преимущественно в райо- не Млечного Пути ( рис . 4 ). Так им образом , пульсары распреде лены в пространстве так же, как и звезды : они равномерно разме щаются среди звезд . Это зна- чит , что проходит не одна тысяча лет , пока сигналы от нескольких пульсаров достигнут земных радиотелескопо в . Соотв етственно , из- лучения пульсаров должно иметь неверо ятную интенсивность , чтобы его , несмотря на гигантские расстояния , можно было зарегистриро- вать на Земле . И эта энергия и сходит из области , диаметр которой не превышает 250 метро в ! Как толь ко был открыт первый пульсар и его местонахождения на небесной сфер е было точно определено, этот участок неба стали исследовать оптическими телескопами. . - 9 - . - 10 - Звезда , координаты которой попали в область , указанную радиоаст- рономами , оказалась самой обыкновенной . По всей видимости , она не имела ничего общего с приходящ им по этому направлению ради- оизлучением . Сам же пульсар оста вался невидимым. Осенью 1968 года были обнаружены сигнал ы с периодом всего лишь 0.03 секунды от пульсара в Крабо видной туманности . Сигналы пульсара шли из облака , образованного остатками Сверхновой 1054 года, отмеченной в китайских и японских летописях . Нельзя ли отождествить с пульсаром какой-либо из звездно подобных объектов Крабовидной туманности ? Как же определить , является ли н евидимая звезда источником пульсирующего рад иоизлучения или нет ? Быть может , оптическое излучение от звезды тоже пульсирует ? Однако человеческий глаз неспособен заметить пульсации света о т столь слабого источника. Неособенно выручает и фотографические методы : в том месте , где на фотопластинку попадает свет звезды она засвечивается вне за- висимости от того , пульсирует попадаю щий на нее свет или нет. Поэтому , чтобы выявить пульсации види мого излучения звезды, приходится применят специальн ые м етоды . С телескопом соединяют телевизионную камеру , и оптическое изо бражение передается на два телеэкрана ( рис . 5 ). Период импульсов ра диоизлучения нам уже известен ; в течение одной половины периода изображение поступает на экран А , а в течение д ругой половины - на экран В . Если види- мое излучение объекта пульсирует в том же ритме , что и радиоиз- лучение , то может в принципе получ иться так , что импульс будет всегда наблюдаться на экране А , а на экране В изображение посту- пает в те промежутки , когда импуль са нет . Те источники , свет ко- торых пульсирует с иной периодичность ю , будут иметь на обоих эк- ранах одинаковую яркость . Остается , та ким образом , только срав- нить изображения на двух экрана х , чтобы выяснить , не изменяется ли видимая яркость какой-либо звезды с тем же периодом , что ра- диоизлучение. То,что пульсар в Крабовидной туманно сти - видимая звезда удалось обнаружить описанным выше мет одо м . Используемая аппара- тура работала по аналогичному принцип у , только исследовался не весь участок неба сразу , а каждая звезда по отдельности . Вместо того чтобы наблюдать звезду на не скольких телеэкранах , ее свет направляли п оочередно на счетчики фотонов в соответствии с пери- . - 11 - . - 12 - одом пульсара Крабовидной туманности . Схема подобного измерения иллюстрируется на рис .6. Если све т звезды не пульсирует , то все счетчики отмечают примерно одинаковое число световых квантов. Если же от звезды идут вспышки с той же периодичностью , что и у сигналов пульсара , то будут срабатыват ь те счетчики , которые за- действ ованы в момент прихода светового импульса ; остальные же датчики ничего не регистрируют . Таким образом , за достаточно долгое время показания счетчиков , на которые приходится "актив- ная " доля периода , будут большими , а показания ос тальных счетчи- ков , в которые попадает лишь фонов ый свет от темного ночного не- ба , остаются почти на нуле . Как говорят , подобная система счет- чиков "накапливает " импульс. В ноябре 1968 года два молодых астро нома , Уильям Джо н Кок и Майкл Дисней , решили провести три ночных дежурства на 90-санти- метровом телескопе обсерватории Стюарда в Тусоне ( штат Аризона ). Ни тот ни другой не имели ещ е опыта астрономических наблюде- ний , и они хотели воспольз ова ться ночными дежурствами , чтобы познакомиться с работой на телескопе . Они еще размышляли о том, что именно будут наблюдать , когда в начале декабря в журнале "Science" появилось сообщение об открытии пу льсара в Крабовидной т уманности . Это натолкнуло молодых астрономов на мысль попытать- ся обнаружить видимое излучение пульс ара , тем более , что необхо- димая для этого электронная аппаратур а уже имелась в институте. Дональд Тейлор построил эту аппаратур у для с овершенно других це- лей и воспользовался ею как "прида ным ", чтобы быть включенным в группу наблюдателей . Итак , в отношении техники все было в поряд- ке . И хотя никаких гарантий успеха не было - никому ведь еще не удавалось отожде ствить пульсар с видимой звездой ,- Кок и Дисней имели возможность познакомиться с раб отой на телескопе , а Тейлор - испытать свои приборы. К началу января измерительная аппар атура была смонтирована на горе Китт-Пик ( в 70 км о т города Тусона ), и 11 января те- лескоп был впервые направлен на К рабовидную туманность . Для каж- дой звезды измерения проводились в течение 5000 периодов пульса- ра , причем за каждый период светов ой сигнал распределялся после- довательно между несколькими счетчи ками . Но ни одна звезда в исследованной области не давала нако пления импульса на счетчи- ках , и 12 января Тейлор вернулся в Тусон . Помогать Коку и Диснею - 13 - остался Роберт Мак-Каллистер , обсл уживающий электронную аппара- туру . 12 января погода начала портиться , а результатов все не было . Еще две ночи , отведенные на это исследование , пропали из-за плохой погоды , и все предпри ятие , казалось , было обречено на неудачу. Как часто все решает случай ! Уил ьям Тиффт - наблюдатель, чье дежурство начиналось с 15 января , уступил незадачливым но- вичкам ночи 15 и 16 января , чтобы они смогли вновь попытать счастья . Здесь предоставим слово самому Диснею. "Пятнадцатого днем было облачно , но к вечеру небо проясни- лось . Мы начали ровно в 20 часов . Тейлор был еще в Тусоне ; Кок и я сменяли друг друга у телескопа , а Мак-Каллистер ра ботал с ап- паратурой Тейлора . Для начала мы с делали замер от темного неба, в стороне от звезд . Для следующего измерения мы выбрали звезду, которую Вальтер Бааде обозначил как центральную звезду Крабовид- ной туманности . Всего тр идцать секунд потребовалось для того, чтобы прибор показал нарастающее нако пление импульса на счетчи- ках . Заметен был и слабый вторичны й импульс , отстоящий от глав- ного примерно на половину периода ; он был значительно шире и не такой высокий . В то время как Мак-Каллистер продолжал спокойно обслуживать аппаратуру , мы с Коком поминутно переходили от исте- рического возбуждения к глубочайшей д епрессии . Действительно ли это пульсар или просто какие-то л ожн ые аппаратурные эффекты ? Ведь частота пульсара была в точн ости равна половине промышлен- ной частоты переменного тока в СШ А . Но при повторном измерении импульс вновь появился во всей св оей красе , и настроение под ку- полом обсерв атории поднялось. В 20.30, через полчаса после начала н аблюдений , позвонил Тейлору . Он отнесся к моему сообщ ению скептически и предложил изменить кое-что в аппаратуре , чтобы устранить возможные ошибки. Лишь на следующую ночь , наблюдая своими глазами за накоплением импульса , он перестал сомневаться. В 1.22 появились облака . Наблюдения были окончены . У трех наблюдателей в обсерватории не было ни малейшего сомнения в том, что им посчастливило сь открыть первый оптический пульсар ". Теперь и другие астрономы стали искать подтверждения откры- тия. После открытия пульсара в Крабовидно й туманности стало ясно, - 14 - что пульсары каким-то образом с вязаны со взрывами сверхновых. По-видимому , сигналы пульсары идут от того объекта , который ос- тается на месте взрыва сверхновой . Это предположение подтвержда- ется и другим пульсаром , излучение которого исходит из области, где наличие газовых масс указывает на происшедший ранее взрыв сверхновой . Этот взрыв , по всей ве роятности , произошел очень давно , задолго до аналогичного события в Крабовидной туманности. В созвездии Паруса разлетающ иеся газовые массы выглядят уже не как компактное пятно , а как отдел ьные "нити ", имеющие большую протяженность . Период этого пульсара на 0,09 секунды больше пе- риода пульсара в Крабовидной туманно сти . Это третий из самых быстрых известных пульсаров .( После открытия миллисекундных ра- диопульсаров его место 5-6). С самого начала велся поиск этого объекта в видимой области спектра . Но успеха удалось добиться лишь в 1977 году : письмо , полученное 9 ф евр аля редакцией журнала "Nature", в котором говорилось об отождествл ении пульсара в соз- вездии Паруса с видимой звездой , б ыло подписано двенадцатью ав- торами . Отметим , что наряду с этими двенадцатью учеными , работа- ющими в Англии и Австралии , в предшествующие восемь лет многие астрономы на лучших телескопах мира занимались поисками видимой звезды , "мигающей " в том же ритме , что и пульсар в созвездии Па- руса . Так что становится ясно , скол ь масштабному всемирном у бде- нию был объявлен отбой этой замет кой . Между прочим , Майкл Дис- ней , участвоваший в открытии оптическ ого пульсара в Крабовидной туманности , входил и в эту группу ученых. У всех остальных пульсаров нет и следа излучения в видимой области . Это наводит на следующую мысль . Что бы ни представляли собой пульсары , они возникают в ре зультате взрыва сверхновой. Вначале период пульсара мал - еще м еньше , чем у пульсара в Кра- бовидной туманности . Тако й пульсар излучает не только в радиоди- апазоне , но и в видимой области спектра . С течением времени час- тота импульсов уменьшается . Не более чем за тысячу лет период пульсара становится равным периоду пу льсара в Крабовидной туман- ности , а затем достигает и периода пульсара в созвездии Паруса. Наряду с увеличением периода ослабева ет и интенсивность излуче- ния в видимой области . Когда перио д пульсара превышает одну се- кунду , его оптическое излучение давно уже исчезло , и его удается обнаружить лишь по импульсам в ра диодиапазоне . Поэтому с видимы- - 15 - ми источниками отождествлены лишь два пульсара с самыми коротки- ми периодами . Они относятся к самы м молодым пульсарам , и вокруг них удается даже различить газовые облака - останки сверхновых. Более старые пульсары давно уже р астратили свою способность из- лучать в видимой области. Но что же такое пульсары ? Что остается , когда жизнь звезды заканчивается гигантским взрывом ? Мы уже знаем , что пространс- твенная область , из которой исходит излучение пульсара , должна быть очень малой . Какие же процес сы могут происходить в столь малой области так быстро и с такой регулярностью , чтобы можно было привлечь их к объяснению фен омена пульсара ? Быть может, это звезды которые , подобно цефеидам , периодически "раздуваются " и вновь сжимаются ? Но в таком случае плотность звездного ве- щества должна быть очень высокой , так как лишь тогда период ос- цилляций может быть достаточно мало ( вспомним , что период изме- нения блеска цефеид составляет нескол ько суток ). Нас же интере- суют объекты , которые способны осциллировать с периодом сотые доли секунды . Даже самые плотные и з звезд , белые карлики , не способны совершать столь быстрые кол ебания . Возникает вопрос : могут ли звезды иметь еще более высокую плотность , оставляющие по п лотности далеко позади бе лые карлики с их тонными на куби- ческий сантиметр ? Первое соображение на этот счет высказали советский физик и два астронома из Пасадены задолго до обнаружения пульсаров . Лев Ландау (1908-1968) в 19 32 году доказал , что вещество с еще более высокой плотностью может находиться в равновесии с гравитацион- ными силами . Тогда же в Пасадене на самом большом по тем време- нам телескопе в мире работал выхо дец из Германии Вальтер Бааде. Он был , несомненно , одним из лучших астрономов-наблюдателей на- шего столетия . Там же работал и швейцарец Фриц Цвикки , человек столь же напористый , сколь и неист ощимый на выдумки . Еще в 1934 году эти два ученых утверждали , чт о см огут существовать звезды с исключительно высокой плотностью - как предсказывал и Ландау,- звезды , состоящие почти полностью из одних нейтронов . В 1939 го- ду физики Роберт Оппенгеймер и Дж ордж Волков поместили в амери- канском фи зическом журнале "Physical Review" с татью о нейтронных звездах . Имя одного из авторов эт ой статьи стало известно во всем мире задолго до того , как астрономы всерьез занялись нейт- - 16 - ронными звездами : Оппенгеймер сыг рал ведущую роль в создании американской атомной бомбы. Оппенгеймер и Волков доказали , что звездное вещество , в ко- тором электроны и протоны соединились в нейтроны , может удержи- ваться в виде ша ра с собс твенными гравитационными силами . Зная свойства нейтронного вещества , можно осуществить теоретические расчеты нейтронных звезд . Анализ мате матической модели нейтрон- ной звезды показывает , что плотность ее должна быть очень в ели- ка : масса , равная солнечной , заключена в объеме шара с попереч- ником 30 км . - в кубическом сантиметре содержится миллиарды тонн нейтронной материи ( рис . 7 ). Но нейтронны е звезды , если заста- вить их осциллировать , будут де лать это гораздо быстрее , чем пульсары . Поэтому в качестве объяснени я периода пульсаров объем- ная осцилляция нейтронных звезд не происходит. Итак , мы вновь вернулись к тому , с чего начали . Мы искали плотные звездоподобные объекты , кото рые могли бы совершать дос- таточно быстрые колебания ,- и белые карлики оказались слишком медленными , а гипотетические нейтронные звезды слишком быстрыми. Об открытии пульсаров Томас Голд узнал , будучи преподавате- лем Корнельского университета в город е Итака ( штат Нью-Йорк ). И вот , в то время как в на учных журналах одна за другой публико- вались скороспелые попытки объяснить существование пульсаров ( сводившиеся , главным образом , к попыт кам спасти гипотезу пульси- рующих звезд ), мысль Томаса Голда пошла в совершенно ином нап- равлении. К регулярным периодическим движениям небесных тел относятся и собственное вращение объекта . Солнце , например , совершает пол- ный оборот вокруг своей оси за 27 суток ; существуют звезды , ко- торые вращаются гораздо быстрее . Не связано ли строгая периодич- ность пульсаров с какими-либо вращате льным движением ? Тогда объект должен был бы совершать по лны й оборот менее чем за секун- ду - в случае пульсара в Крабовидно й туманности тридцать оборо- тов в секунду ! Звезда , однако не может вращаться сколь угодно быстро , поскольку при слишком высокой скорости она будет разру- шена це нтробежными силами . Предел ьная скорость вращения звезды определяется величиной гравитации на поверхности звезды ; для бе- лого карлика этот предел равен пр имерно одному обороту в секун- ду . Если бы скорость вращения бело го карлика соотве тствовала пе- . - 17 - . - 18 - риоду пульсара в Крабовидной туманно сти , то он не выдержал бы действия центробежных сил . С большей скоростью могла бы вращаться л ишь более плотная звезда. Это возвращает нас к нейтронным звездам : вероятно , периоди- ческие "вспышки " пульсара объясняются вращением нейтронной звез- ды . Для этого нейтронная звезда до лжна совершать оборот вокруг своей оси з а доли секунды , и это вполне возможно : сила тяжести на поверхности нейтронной звезды дост аточно велика . Нейтронная звезда может вращаться гораздо быстре е. Гипотезу Томаса Голда , согласно кото рой пульсары являются вращающ имися нейтронными звездами , астрофизики сразу же приняли как наиболее правдоподобную . Вековое у величение периода пульсара объяснялось бы тогда постепенным заме длением вращения нейтронной звезды . Это вполне естественно : можно предположить , что энергия, посылаемая пульсаром в виде электрома гнитного излучения , черпа- ется за счет энергии вращения ней тронной звезды . Вращение могло бы постепенно замедляться только из-за потерь энергии на излуче- ние , хотя в действител ьности т орможение сильнее. Ученые пришли к выводу , что энер гия , высвобожденная в ре- зультате замедления вращения пульсара Крабовидной туманности, расходуется не только на излучение самого пульсара , но и на из- лучение вс ей туманности . Этим разрешается еще одно затруднение. В то время как свечение обычных туманностей - например , пла- нетарной туманности или туманности Ор иона - обусловлена излуче- нием атомов , свечение Крабовидной тум анности имеет совершенно иное происхождение . Электроны , обладающие в результате взрыва сверхновой огромной энергией , движутся здесь со скоростью , близ- кой к скорости света . В магнитном поле туманности электроны дви- жутся по круговым орбитам , излуч ая при этом свет . Оставался не решенным вопрос , почему эти электроны с 1054 года движутся все также быстро , почему они не замедл ились , теряя свою энергию на излучение . Со временем интенсивность излучения должна ослабе- вать , и свечение Крабовидной т уманности меркнуть . По-видимому, электроны пополняют свою энергию за счет какого-то внешнего ис- точника . Теперь этот источник был найден . Если Томас Голд прав, то в Крабовидной туманности находитс я вращающаяся нейтронная звезда , которая , возможно , через свое магнитное поле передает энергию окружающему газу . Как гигантс кий пропеллер , вращается - 19 - нейтронная звезда в туманности , обес печивая электронам высокую скорость , а Крабовидной туманности - бо льшую яркость . Запаса энергии вращения нейтронной звезды хв атит еще на много тысячеле- тий. Итак , мы нашли механизм , объясняющий регулярность посылаемых пульсарами импульсов . Однако нужно еще понять , как именно возни- кает радиоизлучение . Поскольку речь ид ет не о непрерывной волне, а об импульсе , при котором в т ечение большей части периода энер- гия равна нулю и лишь кратковреме нно энерг ия очень велика , можно предположить , что звезда посылает изл учение в определенном нап- равлении и мы регистрируем его в тот момент , когда луч вращаю- щейся звезды-прожектора "чиркает " по Зе мле - точно так же , как с корабля видят луч вращающегося фонаря на маяке. По всей видимости , нейтронная звезда обладает магнитным по- лем , подобно Земле , но значительно более сильным . Предположим, что магнитная ось звезды не совпа дает , как и у Земли , с ее осью вра щения . При вращении нейтронной звезды магнитное поле так же вращается , и поучается картина , показа нная на рисунке 8 : на по- верхности вращающейся нейтронной звезды , обладающей магнитным полем , где нейтроны вновь превращаютс я в прот оны и электроны, господствуют мощные электрические силы , под действием которых заряженные частицы уносятся прочь от звезды . Частицы движутся вдоль магнитных силовых линий в п ространстве . Их энергии доста- точно для того , ч тобы Крабовид ная туманность и сегодня , через тысячу лет после своего возникновения , могла светиться . Движение заряженных частиц поперек магнитных с иловых линий затруднено, поэтому они покидают нейтронную звезд ы , главным образом в обл ас- ти ее магнитных полюсов , уходя вдо ль искривленных силовых линий. Это схематически показано на рисунке 9. Электроны , как самые легкие частицы покидают звезду с самой большой скоростью , близ- кой , по всей видимости , к скорос ти света . двигаясь со столь вы- сокой скоростью по искривленной траек тории , электрон излучает энергию , причем не во все стороны , а преимущественно в направле- нии своего движения . Таким образом , излучение звезды в целом напра влено вдоль выходящих из звезды силовых линий магнитного поля . А так как магнитное поле вращается вместе со звездой , вра- щаются и конические пучки выходящего излучения . Удаленный наблю- датель видит их в тот момент , когда он попадает в один из этих . - 20 - . - 21 - двух конусов ; для него нейтронная звезда будет вспыхивать с час- тотой , соответствующей скорости ее вр ащения . Многие астрофизики сегодня считают , что эта модель , н апоминающая вращающийся про- жектор морского маяка , во многом в ерна. Весной 1969 года две обсерватории незав исимо одна от другой обнаружили , что медленное , но неуклонн ое нарастание перио да пульсара нарушилось и интервал между двумя соседними импульсами сократился ( рисунок 9 ). Затем период вно вь стал увеличиваться с прежней скоростью . Мы приняли , чт о пульсар является вращающей- ся нейтронной звездой , вращение к оторой постепенно замедляется из-за передачи энергии в окружающею среду . Что же могло заста- вить звезду ускорить свое вращение ? Изменение периода происходит скачкообраз но . Физики-ядерщики, лучше знакомые с нейтронами , чем а строфизики , высказали такое предположение . На поверхности нейтронной звезды образовались прочные корки - "плиты ", которые при охлаждении нейтронной звез- ды , оставшейся после взрыва сверхново й , отрываются одна за дру- гой . В результате подобных сдвиг ов и оползней скорость вращения нейтронной звезды может увеличиваться . Объясняет ли это резкое сокращение периода , которое с тех пор наблюдалось уже неоднод- нократно ? Глобальные движения земной коры действ ительно сказы- ваются на скорости вращения Земли и , следовательно , на продолжи- тельности суток . Наблюдается ли нечто подобное и у пульсаров ? Не являются ли наблюдаемые скачки их периода свидетельством про- исходящих в них катакл измов ? В последнее десятилетие значительные успехи достигнуты в но- вой области наблюдательной астрономии - так называемой гам- ма-астрономии . Гамма-излучение можно рассма тривать как свет с очень малой длиной волны , ещ е более короткой , чем у рентгеновс- кого излучения . Гамма-излучение обладает очень высокой энергией : отдельный гамма-квант несет примерно в миллион раз больше энер- гии , чем квант видимого света . Одн ако гамма-излучение , как и р ентгеновское , почти не проходит сквозь атмосферу Земли , поэтому исследование приходящих из Вселенной гамма-лучей началось лишь после того , как с помощью ракет и спутников наблюдения стали осуществляться из космоса . К наиболее впеча тляющим открытиям в области гамма-астрономии относится тот факт , что многие пульсары посылают импульсы и в гамма-диапазоне . Благодаря огромной энер- - 22 - гии гамма-квантов складывается впечатлени е , что именно гамма-из- лучение является для пульсаров основн ым , в то время как радиоиз- лучение , по которому пульсары были впервые обнаружены , оказыва- ется скорее побочным эффектом , которы й можно уподобить звуку, сопровождающем у разрыв снаряда . Г амма-импульсы идут в том же ритме , что и радиоимпульсы , но не совпадают с ними . Явления, связанные с гамма-излучением пульсаров , до сих пор не поняты. С точки зрения астрономов пульсары представляют еще одну сложность . В настоящее время уже и звестно такое количество пуль- саров , что можно предположить существо вание в одной только нашей Галактике около миллиона активно дейс твующих пульсаров . С другой стороны , несколько последних дес ят илетий ведутся наблюдения уда- ленных галактик с целью установить , какое количество взрывов сверхновых происходит в среднем за столетие . Это позволяет сде- лать вывод о том , сколько нейтронн ых звезд возникло с древнейших врем ен в нашем Млечном Пути . Оказывается , что число пульсаров значительно превосходит то количество нейтронных звезд , которое могло образоваться в результате взрыв ов сверхновых . Значит ли это , что пульсары могут возникать и иным путем ? Быть может , не- которые пульсары образуются не в результате взрывов звезд , а в ходе менее эффектных , но более упо рядоченных и мирных процессов ? В ноябре 1982 года астрономическая общес твенность была взбу- доражена сообщением о том , что пять астрономов с помощью радио- телескопа в Пуэрто-Рико открыли пульса р , который побил рекорд пульсара в Крабовидной туманности . ка ждую секунду он посылает 642 импульса . Это означает , что нейтронна я звезда вращается со скоростью 600 оборотов в секунду . Соотве тственно гравитация на поверхности должна быть очень велика , чтобы звезду не разорвали центробежные силы . Позднее были откры ты и другие миллисекундные пульсары. Группа астроно мов , возглавляемая Э.Дж.Лайном ( Великобрита- ния ), обнаружила вблизи центра Млечног о Пути быстровращающуюся нейтронную звезду . Ее пульсирующее рад иоизлучение достигает Зем- лю 86 раз в секунду . Пульсару , находя щемуся в пределах шаров ого скопления Терциан 5, присвоено наименовани е PSR 1744-24 А . По несколько раз в неделю радиосигнал из этого источника исчезает на шесть часов . Это второй , ставш ий известным науке двойной пульсар . Первый из них , открыты й двумя годами ранее , находится - 23 - примерно в трех тысячах световых лет от нас . Его период равен около 1,6 мс . Отличительная особенность э тих двух пульсаров : оба они , по-видимому , "пожирают " с воих невидимых для нас спутников. Очевидно , пульсары излучают такое кол ичество энергии , что ее хватает на разогрев поверхности звезд ы-спутника . При этом обра- зуется вихрь , способный вызывать "затм ение " радиоизлучения быст- ров ращающегося пульсара . Масса же спутника при этом уменьшается. Период колебания излучения "новичка " у казывает на то , что он на- ходится на иной ( вероятно , более р анней ) стадии своего разви- тия , чем первый двойной пульсар . Ск орее всего, спутник достаточ- но велик , чтобы пульсар мог време нами "выхватывать " из него большое количество газов , которое за тем в виде облака начинает независимо обращаться вокруг пульсара и временами перекрывать собой его излучени е . Такое газ овое облако , подходя близко к пульсару , вторгается в его магнитное поле , вызывая вспышки рент- геновского излучения. Большой интерес среди астрономов вы звало сообщение о том, что А.Вольщан и Д.Фрейл , работая на гигантском радиотелескопе обсерватории Арисибо ( Пуэрто-Рико ), в к онце 1991 года обнару- жили две планеты , которые обращаются вокруг пульсара PSR 1257+12. Пульсар расположен на расстоянии 1600 световых лет от нас ( в созвездии Девы ). Это нейтронная звезда , обращающаяся со скоростью 1 оборот за 6,2 мс . Постепенное изменение периода го- ворит о том , что пульсар входит в систему , включающую два не- больших тела , вероятно , планеты . Их масса приме рно втрое превы- шают массу Земли , а период обращен ия вокруг пульсара у одной из них составляет 67, а у другой - 95 суток . Сотрудники Астрономи- ческого института в Кембридже ( Велико британия ) И.Стивенс, М.Рис и Ф.Подсядловс кий пришли к следующему выводу : пульсар PSR 1257+12 разрушил своего компаньона , а две планеты возникли в ре- зультате этого процесса . Ученые разра ботали модель , где исчез- нувший компаньон - обычная звезда , сход ная с нашим Солнцем , н о вдвое менее массивная.Он обращался во круг пульсара со скоростью 1 оборот в сутки . Часть массы этой звезды обрушилась на пульсар, уменьшив его период обращения всего на несколько миллисекунд. При токам быстром вращении пульсар превратился в мощный источник излучения , причем внешние слои звезды начали бурно расширяться и - 24 - покидать звезду . Еще в 1988 году астр ономы обсерватории Арисибо открыли пульсар ( он получил проз вище "Черная вдова " ), который также "поедает " своего компаньона . Теря я один внешний слой за другим , звезда постепенно уменьшается в массе . Силы тяготения ее ослабевают , пока , наконец , звезда не разорвется на части за ка- кие-н ибудь несколько часов . Ее вещество распределяется по орбите и образует вокруг пульсара узкое газовое кольцо . Затем это коль- цо превращается в плоский тонкий газовый диск , очень сходный с тем , что окружал Солнце во время образования пл анет . По мнению кембриджских исследователей , диск нового пульсара должен поро- дить свои планеты . Другие теории , о бъясняющие возникновение пла- нет у пульсаров , исходят из осущес твления довольно редкого собы- тия - столкновения " бродячего " пульсар а со звездой , уже обладав- шей планетами , или же слияние двух белых карликов , которое при- водит к рождению пульсара , окруженног о газовым диском . Теперь дело за радиоастрономами . Они могут проверить предположение о том , что "припульсарные " планеты - совсем не редкость во Вселен- ной. За открытие пульсаров Энтони Хьюишу в 1974 году была присуж- дена Нобелевская премия по физике . Открытие действительно было выдающемся , и лишь назв ание ок азалось не точным . Пульсары вовсе не пульсируют . Это название дали и м тогда , когда еще полагали, что это звезды , которые , подобно це феидам , периодически расширя- ются и сжимаются . Теперь мы знаем , что пульсары - это вращающие- ся нейтронные звезды . Однако н азвание прижилось . Но можем ли мы быть полностью уверены в том , что Томас Голд прав ? Действитель- но ли пульсары - это нейтронные зве зды ? Тень сомнения остава- лась у астрофизиков до тех пор , пока н е были обнаружены рентге- новские звезды . Но это уже другая тема для реферата. 2СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Р . Киппенхан 100 миллиардов солнц Москва "Мир " 1990 г. 2. С. Данлоп Азбука звездного неба Москва "Мир " 1990 г. 3. Энциклопедический словарь юного астронома Москва "Педагогика " 1980 г. 4. Журнал "Земля и Вселенная " 1/92 ; 1/91 ; 5/92 ;
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Кто не рискует... тот пьёт водку на поминках того, кто рисковал.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по астрономии, авиации, космонавтике "Пульсаpы", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2017
Рейтинг@Mail.ru