Нейтронные звезды образуются на поздних стадиях эволюции звезд, массы железных ядер которых не превышают 3М?. Быстрое сжатие (коллапс) железного ядра звезды, сопровождаемое вспышкой сверхновой, приводит к образованию нейтронной звезды радиусом около 10 км и плотностью вещества, достигающей миллиарда тонн в 1 см3. При сжатии сильно возрастают угловая скорость вращения и напряженность магнитного поля (до 1012 Гс). Многие нейтронные звезды являются радиопульсарами. Строго периодические импульсы ра- диоизлучения пульсара связаны с переработкой его энергии вращения в направленное радиоизлучение через посредство сильного магнитного поля.
Пульсар представляет собой своеобразные очень стабильные часы: периодичность следования радиоимпульсов одиночного пульсара (периоды пульсаров лежат в пределах от нескольких миллисекунд до нескольких секунд) на больших интервалах времени стабильна с точностью лучше 10?21 с за секунду , то есть выше, чем стабильность современных атомных стандартов частоты! Поэтому если пульсар и его спутник (звезда или планета) вращаются около общего центра масс, то, измеряя доплеровские сдвиги в частоте следования импульсов пульсара, можно обнаружить присутствие вокруг него спутника и определить величину m sin i, где m – масса спутника, i – угол наклона плоскости орбиты спутника к картинной плоскости. Первый радиопульсар в двойной системе PSR1913+16, позволивший косвенно подтвердить существование гравитационных волн, был открыт в 1975 году американскими учеными Р . Халсом и Дж. Тейлором. В дальнейшем было открыто много радиопульсаров в двойных системах, содержащих в качестве спутников неактивные нейтронные звезды, белые карлики и массивные звезды ранних спектральных классов В. Сейчас из 1000 известных радиопульсаров более 50 входят в состав двойных систем.
Большим сюрпризом для астрономов стало открытие в 1991 году около пульсара PSR1829?10 темного спутника, нижняя граница массы которого равна 10,2 массы Земли и который обращается с периодом 184,4 земных суток (рис. 1).
Рис. 1. Отклонения во времени прихода импульсов радиопульсара PSR1829–10 от среднего значения как функция времени, свидетельствующие о наличии планеты, обращающейся вокруг пульсара с периодом P = 184,4 суток и массой более 10,2 массы Земли (из статьи: Bailes M., Lyne A.G., Shemar L. //Nature. 1991. Vol. 352. Р . 311): а – индивидуальные наблюдения, развернутые во времени, б – свертка всех наблюдений с периодом 184,4 суток
Это открытие сделано группой английских астрономов (М. Бэйлс, А. Лин и С. Шемер) и было настолько неожиданным, что большинство ученых сначала не поверили в корректность интерпретации найденных периодических изменений периода пульсара как следствие наличия спутника. Однако дальнейшие тщательные наблюдения и их анализ подтвердили вывод о наличии планеты вокруг пульсара PSR1829?10.
Открытие в 1992 году планетной системы из двух планет у пульсара PSR1257+12, а также в 1993 году планеты у пульсара PSRJ2322+2057 окончательно убедило астрономов в существовании планет, обращающихся вокруг нейтронных звезд (рис. 2).
Рис. 2. Изменения периода следования импульсов пульсара PSR1257+12 как функция времени, свидетельствующие о наличии двух планет , обращающихся вокруг пульсара (см. табл. 2). Точки – наблюдательные данные, сплошная линия – теоретическая кривая в модели двух планет (из статьи: Wolszczan W., Frail D.A. // Nature. 1992. Vol. 355. Р . 145)
В табл. 2 приведены характеристики системы из двух планет, обращающихся вокруг пульсара PSR1257+12 (период осевого вращения 6,2 миллисекунды). Видно, что нижние пределы для массы обеих планет примерно вдвое больше массы Земли (которая, как известно, составляет 6 • 1027г , или 3 • 10?6 М?). Эксцентриситеты орбит этих планет близки к нулю, а орбитальные периоды близки к периоду Меркурия (88 суток).
Таблица 2. Характеристики планет, обращающихся вокруг пульсара PSR1257+12
| Параметр | Первая планета | Вторая планета |
| ?Орбитальный период, сутки Эксцентриситет орбиты е m sin i |
66,54 0,020 7,25 • 10?6М? |
98,21 0,024 5,97 • 10?6М? |
Происхождение планет около нейтронных звезд трудно понять. Взрыв сверхновой звезды, сопровождавший образование нейтронной звезды, должен был разрушить планетную систему , обращавшуюся вокруг предсверхновой. В настоящее время наиболее популярны две гипотезы образования планет около нейтронных звезд. Обе они предполагают , что пульсар образовался в
двойной звездной системе. В первой гипотезе предполагается, что в результате полного перетекания вещества спутника на нейтронную звезду вокруг последней образовался массивный диск, дальнейшая фрагментация которого приводит к образованию зародышей планет и
далее к планетам. Во второй гипотезе предполагается,
что спутник не полностью перетекает на нейтронную
звезду, которая тем не менее сильно раскручивается,
аккумулируя орбитальный угловой момент при перетекании вещества. Сформированный, быстро вращаю-
щийся радиопульсар испускает мощный поток релятивистских частиц (релятивистский ветер), под действием
которого спутник – обычная звезда нагревается и испаряется, так что его масса уменьшается до величины
планетной массы. Постоянное облучение поверхности
планеты потоком релятивистских частиц (с энергиями
более 1012 эВ) при полной мощности корпускулярного
излучения пульсара ~ 1038 эрг/с (что на пять порядков
больше болометрической светимости Солнца) исключает возможность существования на этих экзотических
планетах каких-либо известных нам форм жизни.
Источник: Universe News
| Назад | Вверх |
