Про ямы, пульсары и гироскопы

[Кот Аморфный]

В общем, я у  troyachka в дневнике подсмотрела ссылку на интересную статью про пульсар PSR J1906+0746, который ни много ни мало провалился, если верить, в частности, википедии, в "гравитационную яму", возникшую из-за искривления пространства-времени (в статье последнее очень образно обозвали вмятиной в пространстве-времени; не космос, а какая-то сельская дорога прямо: ямы, вмятины...)

Собственно, статья эта вот. Она довольно подробная и толковая, на самом деле, как я теперь, немного разобравшись, понимаю, и я рекомендую её прочитать; это действительно интересно.

Но беда в том, что я — человек от физики весьма далёкий, и для меня фразы типа "деформация структуры пространства-времени", "геодезическая прецессия" и прочее — это такая восхитительная магическая белиберда, за которой не стоит никакого конкретного образа. То есть, я допускаю, что действительно умные и образованные люди сразу понимают, что и как произошло, наверное, даже способны это описать формулами (это тоже совсем особый вид магической тарабарщины, совсем уже непонятной и доступной только посвящённым, у меня они, например, одним видом своим вызывают дислексию и утрату навыка чтения). Для меня же прочитанное свелось примерно к следующему: "У нас тут была звезда, а потом она вдруг исчезла, и мы это объясняем, эээ... пространственно-временными искривлениями!" Чтобы понять, что это не так, пришлось собрать в кучку остаточные школьные знания по физике и полазать по справочникам, а потом пересказать прочитанное самой себе

простыми словами.

простыми словами.

Всё дело в том, что для того, чтобы понять суть какого-либо явления, мне нужно представить его наглядно как дебилу. Наглядность вообще чудесная штука, с её помощью, например, та же загадочная прецессия превращается во вполне понятное "болтать её по оси вращения начало, как волчок, когда он замедляется".


Прецессия волчка (на самом деле это гироскоп) наглядно.


Только с волчком это происходит из-за земной гравитации, а конкретно вот с пульсаром — из-за притяжения звезды-компаньона (а в нашем случае, напомню, это не просто двойная система, а система из двух нейтронных звёзд, каждая из которых тянет одеяло на себя изо всех сил) и этого вот самого искривления пространства-времени, которое вблизи подобных объектов просто есть (это я пока предпочитаю принять как данность, потому что «на пальцах» оно не получается).

Объяснение простыми словами немного убивает магию, зато становится понятно ("понятно" — это очень, очень важно в моей картине мира), что, фактически, никто никуда не проваливался и не исчезал, а просто приборы на Земле временно перестали фиксировать сигнал пульсара. А произошло это как раз из-за постепенного смещения оси вращения звезды.

Тут надо понимать, что такое, по сути, из себя представляет пульсар. То есть, все, вроде как, знают, что это нейтронная звезда с большой массой и небольшим диаметром, которая обязательно обладает высоким импульсом вращения.


Нейтронная звезда с хвостами-джетами (рисунок).


Характерной особенностью пульсаров является также наличие у них джетов, или релятивистских струй. Помимо того, что джеты — это очень красивая штука (когда они видны, разумеется, а то ведь всякое бывает, а человеческий глаз — прибор несовершенный, и диапазон частот воспринимает не такой уж большой), в случае с пульсарами именно они и позволяют пульсар «запеленговать». С нашей точки зрения наличие в определённой точке пространства пульсара фиксируется по электромагнитным импульсам, повторяющимся с определённой (и вполне высокой, надо сказать) частотой.



На ютубе есть целая куча роликов, в которых радиочастотное "звучание" различных космических объектов, и в том числе пульсаров, переведено в слышимый диапазон, но с работы я не могу их найти; вечером обязательно отыщу и добавлю сюда. А пока придётся довольствоваться снимками с телескопов Хаббл (оптический) и Чандра (радиодиапазон), на которых виден пульсар PSR B0531+21 — горячее ядро сверхновой, взрывом которой была образована Крабовидная туманность:

Крабовидная туманность с пульсаром в центре (совмещение оптичского, инфракрасного и радиодиапазонов)



Пульсар в центре Крабовидной туманности в радиодиапазоне

Собственно, это и есть та самая пульсация, давшая название классу объектов. С точки же зрения нейтронной звезды (если допустить у неё наличие точки зрения), вовсе она не пульсирует, а испускает более-менее постоянный поток излучения — те самые два хвоста-джета — который из-за вращения звезды виден нам с перерывами, как автомобильная мигалка или, скажем, луч маяка.


Замедленное мерцание пульсара в Крабовидной туманности (съёмка на длине волны 800 нм); видно двойной импульс из последовательности сильной и более слабой вспышек.


Наша Солнечная система — крошечная точка в космосе. Несложно представить, что при небольшом изменении оси вращения далёкой звезды эти лучи просто перестанут попадать на Землю, «промахиваясь» мимо неё. Это, собственно говоря, и произошло с PSR J1906+0746, о котором говорилось в статье, с которой я начала. Другими словами, ничего загадочного в самом исчезновении нет, и ни в какие «дырки во времени», как бы нам этого не хотелось, пульсар не проваливался и даже светить не переставал. Для него вообще ничего не поменялось, в сущности: «раскачиваться» вокруг своей оси он начал гораздо раньше, чем это привело к смещению лучей. А поскольку болтать его по-прежнему продолжает, то через какое-то время его снова развернёт таким образом, что нам его станет видно.

Собственно, именно эти особенности вращения, а вовсе не исчезновение само по себе, делают двойной пульсар PSR J1906+0746 таким интересным для астрономов.

Вот такие вот пирожки с радиоизлучением.

Ну а поскольку я не астроном, и для меня всё это — сплошное "ух ты" и "вааау!", придётся мне в следующий раз что-то про двойные пульсары искать. Или про Крабовидную туманность — вон она какая красивая...

Апд. Обещанное звучание пульсаров. Третьим по порядку идёт пульсар из центра Крабовидной туманности, который был на картинках и гифке выше. Его период — около 30 оборотов в секунду. Довольно неторопливо по меркам нейтронных звёзд. Период обращения вокруг своей оси "исчезнувшего" пульсара PSR J1906+0746 выше: 144,1 миллисекунды, так что звучал бы в записи он ближе к последним вариантам.

"Голоса" пульсаров

"Голоса" пульсаров

А вот это — самое наглядное, что только можно было найти (я даже и не рассчитывала!): непосредственно модель поведения пульсара, о котором идёт речь.

Геодезическая прецессия оси вращения пульсара в искривленном пространстве-времени

Геодезическая прецессия оси вращения пульсара в искривленном пространстве-времени

Кстати, насчёт этого самого искривления я тоже нашла показательную цитату:
"Из-за искривления пространства-времени орбита пульсара оказалась короче примерно на одну миллионную часть, чем если бы орбита проходила в плоском пространстве времени."
То есть опять никакой магии, всего лишь "потерялся" крошечный кусочек орбиты. Впрочем, с другой стороны... Вы только вдумайтесь: о какую-то несчастную одну миллионную спотыкается (вполне себе буквально) целая звезда!..

запись создана: 12.01.2015 в 16:54

@темы: Взгляд вверх, Завораживает, via lactea и дальше

Comments

[Idiots Lantern]

Боже, как ты это все понимаешь...

[troyachka]

Спасибо)

[Кот Аморфный]

nicklausse_muse, я и не понимаю.) Приходится вот художественным пересказом заниматься. Это же в чистом виде "пока объяснял — сам разобрался".

[Кот Аморфный]

troyachka, тебе спасибо за статью.

[Bercut_bird]

Хех, недавно пробовал вкурить Теорию Струн. Получилось не очень, но в качестве утешительного приза в процессе более-менее разобрался с Теорией Относительности. Теперь я понимаю фразы про искривление пространства-времени!

[Кот Аморфный]

Bercut_bird, когда-нибудь я тоже это сделаю.)

[Bercut_bird]

Кот Аморфный, если что, я читал "Элегантную Вселенную" .

[Кот Аморфный]

Bercut_bird, о, спасибо, как раз хотела что-нибудь научно-популярное почитать.

[Bercut_bird]

Кот Аморфный, всегда пожалуйста! ))