Μεταξύ των διαφόρων ουράνιων σωμάτων που υπάρχουν στο σύμπαν, ορισμένα ουράνια σώματα είναι πολύ ιδιαίτερα ως προς το σχηματισμό και τα χαρακτηριστικά τους. Ανάμεσα σε αυτά τα ουράνια σώματα βρίσκουμε το πάλσαρ. Πολλοί άνθρωποι δεν γνωρίζουν τι είναι ένα πάλσαρ ούτε τι συνάφεια έχει. Ως γενικός και απλός ορισμός, ένα πάλσαρ είναι ένα εξαιρετικά πυκνό, εξαιρετικά μαγνητισμένο αστέρι νετρονίων που εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία σε κανονικούς παλμούς καθώς περιστρέφεται γύρω από τον άξονά του.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε τι είναι ένα πάλσαρ, πώς σχηματίζεται, χαρακτηριστικά και σημασία.
Τι είναι ένα πάλσαρ
Το πάλσαρ είναι ένας τύπος εξαιρετικά συμπαγούς και ενεργητικού αστρονομικού αντικειμένου γνωστό ως αστέρι νετρονίων. Τα αστέρια νετρονίων είναι εξαιρετικά πυκνά υπολείμματα που προκύπτουν από την έκρηξη ενός σουπερνόβα σε τεράστια αστέρια. Ένα συγκεκριμένο πάλσαρ είναι παρατηρήσιμο όταν ο άξονας περιστροφής του δείχνει προς τη Γη και εκπέμπει περιοδικά ακτινοβολία.
Το πιο χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός πάλσαρ είναι η ικανότητά του να εκπέμπει τακτικούς παλμούς ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, που κυμαίνονται από ραδιοκύματα έως ακτίνες γάμμα. Αυτοί οι παλμοί προκαλούνται από την ταχεία περιστροφή του αστέρα νετρονίων και τα έντονα μαγνητικά πεδία του. Καθώς το πάλσαρ περιστρέφεται, οι εκπομπές ακτινοβολίας του ανιχνεύονται σε τακτά χρονικά διαστήματα, δημιουργώντας ένα σήμα που φαίνεται να «παλμίζει» στον ουρανό.
Η περιστροφή ενός πάλσαρ μπορεί να είναι απίστευτα γρήγορη, με περιόδους που κυμαίνονται από κλάσματα του δευτερολέπτου έως αρκετά δευτερόλεπτα. Αυτή η γρήγορη περιστροφή έχει επίσης ως αποτέλεσμα εξαιρετικά έντονα μαγνητικά πεδία, δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερα από τα μαγνητικά πεδία της Γης. Αυτά τα έντονα μαγνητικά πεδία μπορούν να επηρεάσουν την εκπομπή ακτινοβολίας και τον σχηματισμό ανέμων σωματιδίων υψηλής ενέργειας γύρω από το πάλσαρ. Μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τα φαινόμενα που συμβαίνουν στο διάστημα στο άρθρο σχετικά τα υπερηφαίστεια του κόσμου.
Πώς σχηματίζονται
Τα πάλσαρ σχηματίζονται όταν ένα τεράστιο αστέρι (τουλάχιστον τρεις φορές τη μάζα του Ήλιου) εξαντλεί το πυρηνικό του καύσιμο και εκρήγνυται ως σουπερνόβα. Κατά τη διάρκεια της έκρηξης, ο πυρήνας του αστεριού καταρρέει υπό τη δύναμη της βαρύτητας και συμπιέζεται σε μια σφαίρα διαμέτρου πολλών χιλιομέτρων. Ως αποτέλεσμα, το αστέρι γίνεται εξαιρετικά πυκνό, περίπου όσο η μάζα του Ήλιου, αλλά συμπιέστηκε μέχρι που έγινε αντικείμενο στο μέγεθος μιας πόλης.
Λόγω της διατήρησης της γωνιακής ορμής, το αστέρι νετρονίων αρχίζει να περιστρέφεται γρήγορα (σε ορισμένες περιπτώσεις εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο). Εάν ένα αστέρι έχει ισχυρό μαγνητικό πεδίο, η μαγνητική ενέργεια που αποθηκεύεται στο πεδίο μετατρέπεται σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η οποία εκπέμπεται με τη μορφή παλμών φωτός καθώς το αστέρι περιστρέφεται.
Τα πάλσαρ έχουν αρκετά αξιοσημείωτα χαρακτηριστικά. Μπορούμε να πούμε στο πρώτο μέρος ότι εκπέμπουν ακτινοβολία πολύ μικρού μήκους κύματος, όπως π.χ Ακτίνες Χ και ακτίνες γάμμα, και η ραδιοηλεκτρική περιοχή του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος. Δεύτερον, οι παλμοί είναι εξαιρετικά τακτικοί και ακριβείς, με περιοδικότητα που μπορεί να μετρηθεί με μεγάλη ακρίβεια. Τέλος, τα πάλσαρ έχουν πολύ ισχυρά μαγνητικά πεδία, πιθανώς εκατομμύρια φορές ισχυρότερα από το μαγνητικό πεδίο της Γης.
Ανακάλυψη
Σύμφωνα με το επιστημονικό περιοδικό National Geographic, Τα πάλσαρ ανακαλύφθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1960, το 1967, από μια μεταπτυχιακή φοιτήτρια ονόματι Jocelyn Bell και τον σύμβουλό της, Antony Hewish, στο Ραδιοαστρονομικό Παρατηρητήριο Mullard Shield κοντά στο Κέμπριτζ. Η αλήθεια του θέματος ήταν ότι συνάντησαν μια πηγή ραδιοφωνικού σήματος που επαναλαμβανόταν κάθε βράδυ κατά τις εργάσιμες ώρες. Ήρθαν από το ίδιο μέρος στον ουρανό και νόμιζαν ότι έρχονταν σε επαφή με εξωγήινους για πρώτη φορά.
Τα πάλσαρ, εκτός από μοναδικά και πολύ ενδιαφέροντα αντικείμενα, είναι επίσης πυκνά, εξαιρετικά μαγνητισμένα αστέρια νετρονίων που εκπέμπουν ακτινοβολία σε κανονικούς παλμούς καθώς περιστρέφονται. Είναι το αποτέλεσμα της κατάρρευσης τεράστιων αστεριών σε σουπερνόβα και είναι χρήσιμα για τη μελέτη θεμελιωδών φυσικών όπως η γενική σχετικότητα και η φυσική της πυκνής ύλης. Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πώς σχετίζονται τα αστροφυσικά φαινόμενα, μπορείτε να συμβουλευτείτε το άρθρο σχετικά Ο αστεροειδής Κέπλερ και η επίδρασή του στη σύγχρονη αστρονομία.
Η σημασία ενός πάλσαρ
Όπως έχουμε ήδη δει, εκτός από την παροχή πολύτιμων πληροφοριών για την ακραία φυσική στο σύμπαν, τα πάλσαρ διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο σε αρκετούς τομείς της αστρονομικής έρευνας. Μερικές από τις περιοχές όπου τα πάλσαρ είναι σημαντικά περιλαμβάνουν:
- Γενική σχετικότητα: Τα πάλσαρ μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη των επιπτώσεων της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, όπως η καμπυλότητα του χωροχρόνου γύρω από τεράστια αντικείμενα. Οι ακριβείς μετρήσεις των χρόνων άφιξης των παλμών καθώς περνούν μέσα από το βαρυτικό πεδίο ενός άλλου άστρου ή τεράστιου αντικειμένου μας επιτρέπουν να επαληθεύσουμε τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας.
- Ακραίο θέμα: Τα πάλσαρ είναι φυσικά εργαστήρια για την εξερεύνηση της ύλης κάτω από ακραίες συνθήκες. Η απίστευτη πυκνότητα και η έντονη πίεση σε ένα αστέρι νετρονίων παρέχουν πληροφορίες για την ύλη σε καταστάσεις που δεν μπορούμε να αναδημιουργήσουμε σε εργαστήρια με βάση τη Γη. Αυτό περιλαμβάνει την εσωτερική δομή των άστρων νετρονίων και τις ιδιότητες της εξαιρετικά πυκνής ύλης.
- Πλοήγηση στο διάστημα: Τα πάλσαρ χρησιμοποιούνται στη διαστημική πλοήγηση υψηλής ακρίβειας. Τα σήματα παλμών pulsar μπορούν να ανιχνευθούν από μακρινούς διαστημικούς ανιχνευτές και χρησιμοποιούνται ως κοσμικοί «φάροι» για τον ακριβή υπολογισμό της θέσης του σκάφους στο διάστημα.
- Κοσμολογία: Τα πάλσαρ είναι επίσης χρήσιμα στην κοσμολογία. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη του διαστρικού μέσου και για τη χαρτογράφηση της κατανομής της ύλης στον γαλαξία μας. Αυτό μπορεί να παρέχει πληροφορίες σχετικά με τη δομή και την εξέλιξη του Γαλαξία. Επιπλέον, η μελέτη σας μπορεί να προσφέρει προοπτική πώς μπορεί να καταπολεμηθεί η κλιματική αλλαγή.
- Ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων: Ορισμένα πάλσαρ, που ονομάζονται πάλσαρ χιλιοστών του δευτερολέπτου, έχουν εξαιρετικά υψηλή σταθερότητα παλμών. Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ακριβή κοσμικά ρολόγια σε πειράματα ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων, βοηθώντας στην επιβεβαίωση της ύπαρξης αυτών των κυμάτων και στη μελέτη αστροφυσικών φαινομένων όπως οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών.
- Αστρική εξέλιξη: Η μελέτη των πάλσαρ και η σχέση τους με τις εκρήξεις σουπερνόβα μας παρέχει πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με την εξέλιξη και τον κύκλο ζωής των τεράστιων αστεριών. Αυτό με τη σειρά του μας βοηθά να κατανοήσουμε καλύτερα πώς σχηματίζονται και εξελίσσονται διαφορετικά είδη άστρων στο σύμπαν.
Όπως μπορείτε να δείτε, τα πάλσαρ είναι σημαντικά για τους αστρονόμους επειδή παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες σχετικά με τις ακραίες ιδιότητες της ύλης, τις αλληλεπιδράσεις των έντονων μαγνητικών πεδίων και τη δυναμική των άστρων νετρονίων. Ελπίζω αυτές οι πληροφορίες να σας βοηθήσουν να μάθετε περισσότερα για το τι είναι ένα πάλσαρ και τη σημασία του.