Согласно современным представлениям, нейтронные звезды являются остатками массивных звезд – они рождаются во время вспышек сверхновых. Это самые плотные объекты во Вселенной, за исключением черных дыр, для которых понятие плотности теоретически не имеет значения. Пульсары представляют собой нейтронные звезды, испускающие пучки радиоволн в направлении от полюсов своих магнитных полей. Когда их вращение направляет это излучение на Землю, то радиотелескопы фиксируют “импульс” радиоволн.
Путем точного измерения таких импульсов, астрономы могут использовать пульсары для уникальных открытий в современной физике. На встрече Американской ассоциации содействия развитию науки в Ванкувере трое ученых представили результаты такой работы и пообещали дальнейшие исследования в этой области.
Пульсары находятся на переднем крае исследований в области гравитации. Альберт Эйнштейн опубликовал свою теорию относительности в 1916 году, и его описание природы гравитации до сих пор выдержало многочисленные эксперименты.
Однако, есть конкурирующие теории.
Многие из этих альтернативных теорий, как и теория относительности, прекрасно предсказывают поведение в нашей Солнечной системе. Тем не менее, одна из областей, где они расходятся, находится в очень плотной среде нейтронной звезды.
– Ингрид Стэирс (Ingrid Stairs) из Университета Британской Колумбии.
В некоторых альтернативных теориях гравитации поведение должно меняться в зависимости от внутренней структуры нейтронных звезд.
“Путем скрупулезных расчетов импульсов пульсара, мы можем точно измерить свойства нейтронных звезд. Несколько наблюдений показали, что движение пульсаров не зависит от их структуры, так что общей теории относительности до сих пор ничего не угрожает”, – пояснила Стэирс.
Другое предсказание общей теории относительности заключается в том, что движение масс во Вселенной должно вызывать возмущения пространства-времени в виде гравитационных волн. Такие волны до сих пор не были напрямую обнаружены, но изучение пульсаров в двойных звездных системах дало косвенные доказательства их существования. Эта работа получила Нобелевскую премию в 1993 году.
Теперь астрономы используют пульсары нашей галактики Млечный Путь как гигантский научный инструмент непосредственного обнаружения гравитационных волн.
Пульсары представляют собой настолько точные часы, что мы можем использовать их для обнаружения гравитационных волн в таком диапазоне частот, которые недоступны никакому другому эксперименту.
– Бенджамин Стапперс (Benjamin Stappers) из Университета Манчестера в Великобритании.
Путем тщательного расчета времени импульсов от пульсаров, разбросанных по нашей Галактике, астрономы надеются измерить небольшие изменения, вызванные прохождением гравитационных волн. Ученые надеются, что можно обнаружить гравитационные волны, которые возникли от движения пар сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной, космических струн, и, возможно, от других экзотических событий в первые секунды после Большого взрыва.
По словам Стапперса, новые телескопы, которые появятся в течение следующего десятилетия, приведут к прямому обнаружению гравитационных волн.
Обладая плотностью в несколько раз больше, чем в атомных ядрах, пульсары являются уникальными лабораториями для ядерной физики. Подробная информация о физике таких плотных объектов еще остается неизвестной человечеству.
Измерив массу нейтронных звезд, мы можем приблизиться к пониманию их внутренней физики.
– Скотт Рэнсом из Национальной радиоастрономической обсерватории.
Как отметил ученый, только за последние три-четыре года удалось найти несколько массивных нейтронных звезд, которые позволили, из-за своей большой массы, исключить некоторые экзотические предположения относительно того, что происходит в центре нейтронных звезд.
Работа в этом направлении продолжится, ведь ученым требуется больше экспериментальных данных.
Источник: NRAO