Пульсари. Нейтронні зірки.
В 1967р. відкриті джерела короткоперіодичного радіовипромінювання, названі пульсарами (
). Пульсар з 
знаходиться в центрі Крабовидної туманності - залишка спалаху наднової зірки 1054 р, зафіксованого китайськими хроніками. Період пульсара збільшується з часом по закону
(7.33)
де Р – в мс, a t – в роках. Вік при 
сягає 
років. Пульсари – це нейтронні зірки, що швидко обертаються. В центрі їх знаходяться гіперони та 
-мезони. Врахування тиску гіперонного газу в центрі зірки приводить до границі маси нейтронної зірки 
і радіуса 
км. Збереження моменту імпульса при стисканні зірки
(7.34)
звідки 
Для зірки з параметрами Сонця (7.34) дає збільшення 
в 
разів. Справжня частота в 10–100 разів менша, оскільки зірка передає частину моменту оболонці за допомогою магнітних силових ліній. Потік магнітного поля при стисканні не змінюється:
При 
.
Імпульси радіовипромінювання спостерігаються, якщо промінь зору потрапляв в конус випромінювання (рис.7.9). Енергія вивільняється за рахунок повільного гальмування зірок. Кінетична енергія, що відповідає періоду 
: 
(7.35)
При зміні від 
до 
:
(7.3)
Рис. 7.9
Час збільшення 
згідно з (7.33):
(7.37)
Якщо 
відповідає 
, то згідно з (7.35) енергія за зменшується в 4 рази, й втрати її : 
Відповідно, за одиницю часу:
При характерному 
років, 
, що на кілька порядків вище потужності радіовипромінювання ( ~
), так що лише частина втрат кінетичної енергії йде на випромінювання.
У молодих пульсарів малий, і максимум випромінювання приходиться на 
-діапазон; пульсар випромінює також в рентгенівському й оптичному діапазоні.
Радіус світлового циліндра (
):
(7.38)
При 
, 
. На світловому циліндрі магнітне поле перетворюється в електромагнітні хвилі, котрі уносяться в простір. Нейтронна зірка, що обертається в вакуумі, випускає магнітно-діпольне випромінювання (МДВ) з частотою 
і 
,інтенсивність якого зростає з збільшенням куту 
між віссю обертання та віссю конусів випромінювання. Потужність магнітно-діпольного випромінювання:
(7.39)
де В – індукція поля біля полюсів. Але повинно бути
При , 
, та 
, 
– характерне для нейтронної зірки.
Причиною гальмування може бути, зокрема, випромінювання гравітаційних хвиль зіркою у вигляді трохи асиметричного 3-осного еліпсоїда з частотою: 
Емпірична залежність:
, хоча розрахована для МДВ: 
, тобто спостерігається частота, яка не відповідає МДВ. Значить, МДВ трансформується в таке, яке спостерігається. Це відбувається в магнітосфері. Намагнічена зірка, що швидко обертається, утворює навколо себе сильне електричне поле, складова котрого, нормальна до поверхні зірки, й співпадаюча по напряму з магнітними лініями, вириває з зірки електрони та іони. Їх релятивістський потік вилітає з магнітосфери по відкритим силовим лініям, що сильно деформовані пересічним світловим циліндром. Саме МДВ поглинається в магнітосфері, поповнюючи енергію частинок.
Релятивістські частинки випромінюють за рахунок синхротронного механізму (розділ 5.2) в конус з кутом (5.3).
Якщо спостерігач ловить лише один конус діаграми направленості, то внаслідок ефекту Доплера частота випромінювання може сильно збільшуватися.
Спрямовані потоки частинок, які створюють радіопромінь пульсара, формуються насамперед біля магнітних полюсів, де напруженість максимальна. С часом пульсар втрачає енергію. Електричне поле біля поверхні втрачається, й механізм радіовипромінювання перестає діяти.
Відкрито стрибкоподібне збільшення періоду (
) – зіркотрус пульсара.
Нейтронна зірка складається з кількох оболонок (рис.7.10): поблизу поверхні – твердий шар 1 щільно упакованих ядер 
, He та інших, а також щільний вироджений електронний газ, компенсуючий заряд ядер. З глибиною та ростом густини ρ електрони втискаються в ядра, багаті нейтронами – більш важкі, ніж ядра заліза (2). При 
ці ядра втрачають стійкість і викидають нейтрони (3). Далі до центру розташовується вироджена нейтронна рідина з додатком протонів та електронів (4,5). Тільки градієнт тиску виродженого нейтронного газу здатний забезпечити гідростатичну рівновагу нейтронної зірки. Важкі ядра зникають при 
. В центральній області 6 знаходяться 
гіперони та -мезони. Можливо, центр складається з щільно упакованих кварків (7). Цифри на рис.7,10 вказують густину в г/см3
Рис. 7.10
Рис.7.11
У подвійних системах нейтронна зірка взаємодіє з речовиною, що спадає на неї внаслідок акреції з видимої зірки, яка розбухла настільки, що вийшла за свою порожнину Роша (рис.7.11). Якщо нейтронна зірка має сильне магнітне поле, то речовина летить в магнітні воронки на полюсах, утворюючи явище рентгенівського пульсара. Якщо поле відносно мале, то речовина більш рівномірно розподіляється по поверхні, періодично спалахуючи (феномен нової зірки, або барстера). Подібні явища відбуваються й тоді, коли замість нейтронної зірки буває білий карлик або ще щільніший об’єкт – чорна дірка.