Цивилизация
В последнем номере журнала Science опубликована статья с результатами исследований уникального радиопульсара PSR1931+24. Характерные для пульсаров строго периодические импульсы радиоизлучения с периодом в 813 миллисекунд в этом объекте наблюдаются не более десяти дней, после чего пульсар «выключается» примерно на месяц. Через 30–40 дней цикл повторяется. При этом авторам исследования — группе астрономов под руководством Майкла Крамера и Эндрю Лайна из обсерватории Джодрелл-Бэнк под Манчестером — удалось поймать момент «выключения», которое, как оказалось, происходит почти мгновенно, менее чем за десять секунд. Объяснить столь резкие изменения учёные пока не в состоянии.
При вращении пульсары, как любой вращающийся магнит, теряют энергию и импульс за счёт так называемого магнитодипольного излучения и других процессов. При этом расходуется именно энергия вращения нейтронной звезды, скорость его уменьшается. Астрономы установили, что во «включенном» состоянии вращение замедляется почти в полтора раза быстрее, чем в «выключенном», а значит, наличие пульсирующего излучения как-то связано с энергетическими потерями.
Однако сами по себе радиоимпульсы уносят довольно небольшую энергию, пренебрежимо малую по сравнению с магнитодипольным излучением (его, к сожалению, нельзя непосредственно зарегистрировать на Земле из-за его низкой частоты и больших расстояний до пульсаров). За счёт чего же возникает дополнительный тормозящий момент?
По мнению авторов, изменения темпа торможения вращения связаны с глобальной перестройкой магнитосферы нейтронной звезды между различными состояниями.
Согласно идее английских учёных, в «выключенном» состоянии в магнитосфере пульсара по непонятной причине не происходит ускорения заряженных частиц. Когда же заряженная плазма появляется, автоматически возникает радиоизлучение (механизм которого также неясен), но при этом ускоренная плазма уносит в окружающее пространство значительную энергию, которая пополняется из энергии вращения нейтронной звезды.
Если принять это объяснение, можно оценить плотность плазмы, выносимой за пределы магнитосферы. Характерное значение, полученное учёными, около 34 милликулонов на кубический метр, с точностью около 3% согласуется с одной из простейших моделей строения окрестностей быстро вращающихся замагниченных звёзд, предложенной вскоре после открытия пульсаров в 1967 году (аналогичная электродинамическая задача, впрочем, является классической и была решена ещё раньше).
Такая точность стала немалым сюрпризом, поскольку астрономы уже почти смирились с тем, что простейшая модель не способна объяснить ни механизма пульсирующего излучения, ни ускорения плазмы. Так что речь может идти о простом совпадении.
Без ответа остаётся ещё целый ряд вопросов. Как объяснить столь быструю смену фаз менее чем за десять секунд, если речь идёт о полной перестройке магнитосферы? Почему форма пульса остаётся практически неизменной вплоть до внезапного «выключения» пульсара? Откуда берётся столь долгий в сравнении с периодом вращения звезды период смены фаз — 30–40 суток против 813 миллисекунд? Сколько, наконец, ещё пульсаров в нашей Галактике не было зарегистрировано просто потому, что в тот момент, когда на них смотрел радиотелескоп, они находились в «выключенном» состоянии?
Все они пока остаются без ответа, и учёные намерены продолжать исследования этого пульсара и поиск ему подобных.