PSR J1906+0746

PSR J1906+0746 je binární pulsar objevený v roce 2004 v souhvězdí Aquila . V tomto systému se rádiový pulsar ( neutronová hvězda ) otáčí kolem společného středu hmoty s poněkud těžší doprovodnou hvězdou, která je také kompaktní hvězdou - bílým trpaslíkem nebo jinou neutronovou hvězdou. Vzdálenost mezi těmito hvězdami je malá - oběžná doba oběhu je 3,98 hodiny (0,166 dne). Jde o druhý nejmenší ze známých ukazatelů na začátku roku 2015 [2] . V takových binárních systémech hrají důležitou roli relativistické efekty . Zejména geodetická precese posouvá osu rotace rádiového pulsaru, v důsledku čehož se radiový emisní paprsek, který se pohyboval podél jeho magnetické osy a v době objevu dosáhl sluneční soustavy , posunul do roku 2010 takovým způsobem že pozemské radioteleskopy už to neopravovaly.

Objev a popis

Pulsar byl objeven v roce 2004 při analýze rádiových pozorování, která byla provedena na observatoři Arecibo v Portoriku pomocí systému Arecibo L-band Feed Array (ALFA) na frekvencích 1,2-1,7 GHz [1] . Data, jejichž analýza vedla k objevu pulsaru, byla shromážděna 27. září 2004. Důkazy o existenci pulsaru byly poté objeveny při retrospektivní analýze pozorování této části oblohy, získané již 3. srpna 1998 v rámci programu Parkes Millibeam Pulsar Survey . Oznámení o objevu bylo učiněno v roce 2005 a zveřejněno v roce 2006 [1] .

Výsledkem srovnání dat získaných během pěti let pozorování pulsaru (od roku 2005 do konce roku 2009, tedy za období zahrnující více než miliardu otáček PSR J1906 + 0746 kolem jeho osy) v největší observatoře - Nancy( Francie ), Lavelle ( Velká Británie ), Green Bank ( USA ), Westerbrook( Nizozemsko ) bylo zaznamenáno několik desítek tisíc cyklů s měřením doby příchodu pulsaru [3] . Ukázalo se, že tento systém, který vznikl po výbuchu supernovy , sestává buď ze dvou neutronových hvězd , nebo druhou složkou je bílý trpaslík . Doba rotace složek kolem společného těžiště je 0,16599304686(11) dnů (nebo 3,9838331246 hodin), pohybují se po oběžné dráze s excentricitou rovnou 0,0852996(6) - nejmenší ze všech párů, které zahrnují neutronové hvězdy [4 ] . Rychlost relativistické rotace apsidální čáry je 7,5841(5) stupňů za rok, což je druhé místo mezi všemi relativistickými páry, které kdy byly pozorovány [1] .

Pulsar rotující kolem své osy s periodou 144,1 milisekund vysílá rádiové vlny podél své magnetické osy, která je nakloněna k ose rotace; v důsledku toho pozemský pozorovatel vidí periodické výbuchy rádiové emise. Charakteristické stáří pulsaru je asi 112 tisíc let, což je nejmenší ze všech známých dvojitých pulsarů v době jeho objevu. Tato hodnota je však formální, jde o extrapolaci aktuálně naměřené rychlosti zpomalení pulsaru [1] . Ve skutečnosti se stáří systému zjevně liší od uvedeného.

Očekává se, že v důsledku ztráty energie soustavou v důsledku emise gravitačních vln dojde ke splynutí obou hvězd soustavy zhruba za 300 milionů let [1] [5] [6] [7] .

Výpočty ukazují, že takové systémy se v Galaxii objevují v průměru asi 60krát za 1 milion let [1] , v důsledku čehož může být pulsar nejmladším z nalezených [5] [8] . Systém se nachází přibližně 25 000 světelných let od Země [9] v kulové hvězdokupě Terzan 5 , v souhvězdí Aquily [10] . Mezi binárními pulsary má PSR J1906+0746 druhou nejkratší známou orbitální periodu po PSR J0737−3039 . Hmotnost pulsaru je 1,291(11) M ⊙ a hmotnost doprovodné hvězdy je 1,322(11) M ⊙ . Systém je podobný jiným pozorovaným relativistickým binárním systémům, je podobný jak systémům dvou neutronových hvězd, tak systémům neutronové hvězdy a bílého trpaslíka (například dvojice tvořená mladým pulsarem J1906+0746 a bílým trpaslíkem je podobné) [11] . Perioda rotace pulsaru se zvyšuje rychlostí přibližně 2×10 −14 sekund za sekundu [12] . Doba oběhu systému klesá rychlostí 0,56(3)× 10−12 sekund za sekundu, což je způsobeno emisí gravitačních vln a je plně v souladu s předpověďmi obecné teorie relativity (0,56498(15) ×10 −12 sekund za sekundu) [12 ] .

Vzdálenost k pulsaru, určená pomocí míry rozptylu , je 5,40+0,56
-0,60 kpc [12] . Vzdálenost měřená absorpční metodou v neutrálních vodíkových čarách je 7,4+2,5
−1,4kpc [12] .

Povrchové magnetické pole na pulsaru je 1,73×10 12 G [12] .

Rentgenová pozorování na orbitálním dalekohledu "Chandra" nezaznamenala záření z pulsaru v rozsahu 0,5-8 keV . Z toho vyplývá, že tepelná bolometrická svítivost pulsaru nepřesahuje 10 32 erg/s. Jedná se o nejmenší svítivost mezi všemi rádiovými pulsary s podobnou rychlostí poklesu točivého momentu [13] . Navíc byla nalezena struktura připomínající nakloněný prstenec se středem na pulsaru s úhlovým poloměrem 1,6 obloukové minuty; jeho svítivost v rozsahu 0,5-8 keV je 1,2×10 32 erg/s, asi 0,045 % celkové rychlosti ztráty energie pulsaru [13] .

Snos paprsku

Podle obecné teorie relativity musí neutronové hvězdy (jako každý rotující objekt obecně) zažít precesi (postupnou rotaci osy rotace, jako otočka), procházet hlubokou gravitační potenciálovou studnou tvořenou doprovodnou hvězdou. Tento relativistický efekt, ke kterému dochází v zakřiveném časoprostoru, se nazývá geodetická precese; byl pozorován jak v jiných binárních pulsarech (J0737−3039B; J1141−6545 ; B1534+12 ; B1913+16 ) [12] , tak v mnohem menším měřítku při pohybu gyroskopů v misi družice Gravity Probe B na Zemi obíhat. Vlivem geodetické precese se osa rotace pulsaru posune o 2,2 stupně za rok [3] [10] . Od roku 2005 do roku 2009 dopadaly na Zemi paprsky pulsaru z obou pólů . V roce 1998 a po roce 2009 zasáhl pouze jeden paprsek. Počínaje kolem roku 2010 také odešel, v důsledku čehož přestal být pulsar pozorován pozemskými radioteleskopy. Celkový rádiový tok z pulsaru od roku 2006 do roku 2009 klesl z 0,8 na 0,2 mJy [12] . Možnost, že paprsek opustí směr k Zemi v důsledku geodetické precese, byla zaznamenána již v roce 2006, v první práci věnované objevu tohoto pulsaru [1] .

Geodetická precese však pokračuje a pulsar se může znovu stát viditelným pro Zemi kolem roku 2170 [14] . Joery van Leuwen poznamenal, že v důsledku „obrovské vzájemné gravitace se osa rotace pulsaru otáčí tak rychle, že paprsky záření přestávají dopadat na Zemi. Pulsar se stal neviditelným i pro ty největší dalekohledy. Je to poprvé, co takto mladý pulsar „zmizel“ v důsledku precese. Naštěstí se očekává, že precese přivede pulsar zpět do zorného pole, ale to může trvat nejméně 160 let“ [3] .

6. listopadu 2014 v archivu preprintů na Cornell University a 8. ledna 2015 v The Astrophysical Journal byl publikován nový článek s výsledky výzkumu pulsaru [4] [12] . Téhož dne (8. ledna 2015) byl výsledek prezentován na 225. zasedání Americké astronomické společnosti v Seattlu [15] . Článek uvádí, že gravitační geodetická precese vedla k odchodu pulsarového rádiového paprsku mimo dosah pozemských dalekohledů [16] .

Poznámky

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 D. R. Lorimer a kol. Arecibo Pulsar Survey pomocí ALFA. II. Mladý, vysoce relativistický binární pulsar J1906+0746  //  The Astrophysical Journal . — IOP Publishing . — Sv. 640 , iss. 1 . — S. 428-434 . - doi : 10.1086/499918 . - . — arXiv : astro-ph/0511523 .
2. ↑ Nejmenší známá oběžná doba, 2,45 hodiny, je pozorována u systému, který zahrnuje rádiový pulsar PSR J0737-3039 B a další neutronovou hvězdu.
3. ↑ 1 2 3 Zmizení kosmické kolovrátek (downlink) . ASTRON (5. ledna 2015). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý) 
4. ↑ 1 2 J. van Leeuwen a kol. The Binary Companion of Young, Relativistic Pulsar J1906+0746  //  The Astrophysical Journal . - IOP Publishing , 2015. - Sv. 798 , č.p. 2 . — S. 118 . - doi : 10.1088/0004-637X/798/2/118 . - arXiv : 1411.1518 .
5. ↑ 1 2 Mladý, vysoce relativistický binární pulsar J1906+0746 . Cornell University (17. listopadu 2005). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 6. července 2019. (neurčitý)
6. ↑ Binární pulsar se vzdá tajemství a poté zmizí . EarthSky (8. ledna 2015). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý)
7. ↑ Astronomové používají mizející neutronovou hvězdu k měření časoprostorové deformace . Vědecký deník (8. ledna 2015). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý)
8. ↑ The Binary Companion of Young, Relativistic Pulsar J1906+0746 . Cornell University (6. listopadu 2014). Datum přístupu: 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 7. listopadu 2015. (neurčitý)
9. ↑ Časoprostorová deformace naměřená v J1906 – poté zmizela neutronová hvězda (odkaz není k dispozici) . Science 2.0 (8. ledna 2015). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý) 
10. ↑ 1 2 Výzkumníci měří časoprostorovou deformaci v gravitaci binární hvězdy . Sci-News.com (9. ledna 2015). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý)
11. ↑ The Binary Companion of Young, Relativistic Pulsar J1906+0746 . Fyzikální ústav (10. ledna 2015). Datum přístupu: 11. ledna 2015. (neurčitý)
12. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Joeri van Leeuwen a kol. The Binary Companion of Young, Relativistic Pulsar J1906+0746 (arXiv:1411.1518) . Cornell University (6. listopadu 2014). Získáno 12. ledna 2015. Archivováno z originálu 7. listopadu 2015. (neurčitý)
13. ↑ 1 2 Kargaltsev, O.; Pavlov, GG Chandra Observation of the Relativistic Binary J1906+0746  (anglicky)  // The Astrophysical Journal . — IOP Publishing . — Sv. 702 , iss. 1 . - S. 433-440 . - doi : 10.1088/0004-637X/702/1/433 . - . - arXiv : 0904.2219 .
14. ↑ Média tiskové zprávy J1906+0746 (nedostupný odkaz) . ASTRON . Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý) 
15. ↑ 225. zasedání AAS . American Astronomical Society (8. ledna 2015). Získáno 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 11. ledna 2015. (neurčitý)
16. ↑ Pulsar mizí z dohledu kvůli časové deformaci . BBC v ruštině (10. ledna 2015). Datum přístupu: 11. ledna 2015. Archivováno z originálu 13. ledna 2015. (neurčitý)