Изображение предоставлено NASA
Вполне возможно, что скорость вращения пульсаров ограничена гравитационным излучением в соответствии с новыми данными, собранными в NASA Rossi X-Ray Timing Explorer - явление, предсказанное Альбертом Эйнштейном. Ученые считают, что по мере ускорения пульсара он сглаживается, и искажения в его форме заставляют его излучать гравитационные волны, которые мешают ему вращаться так быстро, что он разлетается.
Согласно докладу, опубликованному в выпуске Nature от 3 июля, гравитационное излучение, которое, по прогнозам Альберта Эйнштейна, будет колебаться в структуре пространства, может служить космическим средством управления движением, защищая безрассудные пульсары от слишком быстрого вращения и разрушения.
Пульсары, самые быстрые вращающиеся звезды во Вселенной, являются ядром взорвавшихся звезд, содержащих массу нашего Солнца, сжатую в сферу шириной около 10 миль. Некоторые пульсары набирают скорость, втягивая газ из соседней звезды, достигая скорости вращения почти один оборот в миллисекунду, или почти 20 процентов скорости света. Эти «миллисекундные» пульсары разлетелись бы на части, если бы они набрали гораздо большую скорость.
Используя НАСА Rossi X-ray Timing Explorer, ученые нашли предел тому, как быстро вращается пульсар, и предположили, что причиной является гравитационное излучение: чем быстрее вращается пульсар, тем больше гравитационного излучения он может испускать, так как его изысканная сферическая форма становится слегка деформируется. Это может ограничить вращение пульсара и спасти его от уничтожения.
«Природа установила ограничение скорости вращения пульсаров», - сказал профессор Дипто Чакрабарти из Массачусетского технологического института, ведущий автор статьи в журнале. «Точно так же, как автомобили, мчащиеся по шоссе, самые быстро вращающиеся пульсары могут технически двигаться вдвое быстрее, но что-то останавливает их, прежде чем они развалится. Это может быть гравитационное излучение, которое мешает пульсарам разрушать себя ».
Соавторы Чакрабарти - доктора Эдвард Морган, Майкл Муно и Дункан Галлоуэй из Массачусетского технологического института; Руди Вийнандс, Университет Сент-Эндрюс, Шотландия; Михель ван дер Клис, Амстердамский университет; и Крейг Марквардт, Центр космических полетов имени Годдарда НАСА. Вийнандс также приводит второе письмо Природы, дополняющее этот вывод.
Гравитационные волны, аналогичные волнам на океане, - это рябь в четырехмерном пространстве-времени. Эти экзотические волны, предсказанные теорией относительности Эйнштейна, создаются массивными движущимися объектами и еще не были обнаружены напрямую.
Созданный в результате взрыва звезды, пульсар рождается вращающимся, возможно, 30 раз в секунду и замедляется в течение миллионов лет. И все же, если плотный пульсар с его сильным гравитационным потенциалом находится в двойной системе, он может вытягивать материал со своей звезды-компаньона. Этот приток может раскрутить пульсар до миллисекундного диапазона, вращаясь сотни раз в секунду.
В некоторых пульсарах накапливающийся на поверхности материал иногда расходуется в результате массивного термоядерного взрыва, испускающего вспышку рентгеновского излучения, продолжающуюся всего несколько секунд. В этой ярости кроется короткая возможность измерить вращение слабых пульсаров. Ученые сообщают в Nature, что тип мерцания, обнаруженного в этих рентгеновских вспышках, называемый «вспышками колебаний», служит прямой мерой скорости вращения пульсара. Изучая взрывные колебания от 11 пульсаров, они не обнаружили ни одного, вращающегося быстрее, чем 619 раз в секунду.
Rossi Explorer способен обнаруживать пульсары, вращающиеся со скоростью 4000 раз в секунду. Предполагается, что распад пульсара происходит со скоростью от 1000 до 3000 оборотов в секунду. И все же ученые не нашли ничего такого быстрого. > Из статистического анализа 11 пульсаров они пришли к выводу, что максимальная скорость, наблюдаемая в природе, должна быть ниже 760 оборотов в секунду.
Это наблюдение поддерживает теорию механизма обратной связи, включающего гравитационное излучение, ограничивающее скорости пульсара, предложенную профессором Ларсом Билдстеном из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. По мере того, как пульсар набирает скорость за счет аккреции, любое небольшое искажение в плотной коре кристаллического металла толщиной в половину мили позволит пульсару излучать гравитационные волны. (Представьте себе вращающийся продолговатый шар для регби в воде, который вызовет больше пульсаций, чем вращающийся сферический баскетбол.) В конечном итоге достигается равновесная скорость вращения, когда угловое движение, излучаемое гравитационным излучением, совпадает с угловым моментом, добавляемым к пульсару его спутник
Бильдстен сказал, что аккрецирующие миллисекундные пульсары могут в конечном итоге быть изучены более подробно совершенно по-новому, путем непосредственного обнаружения их гравитационного излучения. LIGO, лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория, работающая в настоящее время в Ханфорде, штат Вашингтон, и в Ливингстоне, штат Луизиана, в конечном итоге будет настроена на частоту, с которой, как ожидается, миллисекундные пульсары будут излучать гравитационные волны.
«Волны неуловимы, изменяя пространство-время и расстояние между объектами на таком расстоянии друг от друга, как Земля и Луна, намного меньше ширины атома», - сказал профессор Барри Бариш из Калифорнийского технологического института, директор LIGO. «Гравитационное излучение как таковое непосредственно не было обнаружено. Мы надеемся изменить это в ближайшее время ».
Первоисточник: пресс-релиз НАСА
