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
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
А ведь когда мы учились в школе, церковная десятина казалась верхом беспредела!
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 - 2016
Рейтинг@Mail.ru