Binárny pulzar
Binárny pulzar je pulzar s binárnym spoločníkom, ktorým je často biely trpaslík alebo neutrónová hviezda. Prinajmenšom v jednom prípade, dvojitom pulzare PSR J0737-3039, je sprievodnou hviezdou aj iný pulzar.
Binárne pulzary sú jedným z mála objektov, ktoré umožňujú fyzikom testovať všeobecnú teóriu relativity v prípade silného gravitačného poľa. Hoci binárneho spoločníka pulzaru je zvyčajne ťažké alebo nemožné pozorovať, čas impulzov z pulzaru sa dá merať s mimoriadnou presnosťou pomocou rádioteleskopov. Časovanie binárneho pulzaru nepriamo potvrdilo existenciu gravitačného žiarenia a overilo Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity.
Relativita
Dva objekty obiehajú okolo seba nie po absolútne kruhových dráhach. dráhy sú prakticky vždy eliptické. Takže dvakrát za okruh sú si najbližšie a dvakrát za okruh sú si najďalej. Je to zrejmé v prípade Zeme a Slnka, ale táto myšlienka platí oveľa širšie.
Keď sú dve telesá blízko, gravitačné pole je silnejšie a plynutie času sa spomaľuje. V prípade pulzarov sa čas medzi jednotlivými impulzmi (alebo tikmi) predlžuje. Keď pulzarové hodiny prechádzajú cez najslabšiu časť poľa pomalšie, získavajú čas späť. Ide o relativistické časové oneskorenie. Je to rozdiel medzi tým, čo by sme očakávali, keby sa pulzar pohyboval v konštantnej vzdialenosti a rýchlosti okolo svojho súputníka, a tým, čo v skutočnosti pozorujeme.
Binárne pulzary sú jedným z mála nástrojov, ktoré majú vedci k dispozícii na detekciu gravitačných vĺn. Einsteinova všeobecná teória relativity predpovedá, že dve neutrónové hviezdy by mali pri obiehaní okolo spoločného centra hmotnosti vyžarovať gravitačné vlny, ktoré by odvádzali orbitálnu energiu a spôsobili by priblíženie oboch hviezd. Keď sa obe hviezdne telesá k sebe priblížia, často jeden pulzar pohltí hmotu z druhého, čo spôsobí prudký akrečný proces. Táto interakcia môže ohrievať plyn, ktorý sa medzi telesami vymieňa, a produkovať röntgenové svetlo, ktoré sa môže javiť ako pulzujúce, preto sa dvojhviezdy občas označujú ako röntgenové dvojhviezdy. Tento tok hmoty z jedného hviezdneho telesa na druhé sa nazýva akrečný disk. Milisekundové pulzary (alebo MSP) vytvárajú akýsi "vietor", ktorý v prípade binárnych pulzarov môže odfúknuť magnetosféru neutrónových hviezd a mať dramatický vplyv na emisiu pulzov.
História
Prvý binárny pulzar PSR B1913+16 alebo "Hulse-Taylorov binárny pulzar" objavili v roku 1974 v Arecibe Joseph Taylor a Russell Hulse, za čo v roku 1993 získali Nobelovu cenu za fyziku. Impulzy z tohto systému boli od jeho objavu sledované s presnosťou na 15 μs.
Nobelovu cenu za rok 1993 získali Joseph Taylor a Russell Hulse po tom, ako objavili dve takéto hviezdy. Keď Hulse pozoroval nový pulzar s názvom PSR B1913+16, všimol si, že frekvencia, s ktorou pulzuje, kolíše. Dospel k záveru, že najjednoduchším vysvetlením je, že pulzar obieha veľmi blízko okolo inej hviezdy vysokou rýchlosťou. Hulse a Taylor pozorovaním týchto pulzných fluktuácií určili, že hviezdy sú rovnako ťažké, čo ich viedlo k presvedčeniu, že druhý priestorový objekt je tiež neutrónová hviezda.
Pozorovania rozpadu obežnej dráhy tohto hviezdneho systému sa takmer dokonale zhodovali s Einsteinovými rovnicami. Relativita predpovedá, že energia obežnej dráhy binárneho systému sa časom premení na gravitačné žiarenie. Údaje, ktoré zozbieral Taylor a jeho kolegovia o obežnej dobe PRS B1913+16, potvrdili túto relativistickú predpoveď. V roku 1983 uviedli, že v pozorovanej minimálnej vzdialenosti dvoch pulzarov bol rozdiel v porovnaní s očakávanou vzdialenosťou, ak by orbitálna vzdialenosť zostala konštantná. V desaťročí po objavení sa orbitálna perióda systému znížila približne o 76 milióntin sekundy za rok. To znamená, že pulzar sa priblížil k svojej maximálnej vzdialenosti o viac ako sekundu skôr, ako by to bolo v prípade, že by obežná dráha zostala rovnaká. Následné pozorovania naďalej ukazujú tento pokles.
Kumulatívny posun periastrónovej periódy v sekundách pre dvojhviezdny systém PSR B1913+16, keď systém stráca energiu vyžarovaním gravitačných vĺn. Červené body sú experimentálne údaje a modrá čiara je posun predpovedaný podľa teórie relativity.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je to binárny pulzátor?
Odpoveď: Binárny pulzar je pulzar s binárnym spoločníkom, často bielym trpaslíkom alebo neutrónovou hviezdou.
Otázka: Čo je spoločníkom binárneho pulzaru?
Odpoveď: Spoločníkom binárneho pulzaru je často biely trpaslík alebo neutrónová hviezda, ale minimálne v jednom prípade (dvojitý pulzar PSR J0737-3039) je spoločníkom aj iný pulzar.
Otázka: Aký je význam dvojhviezdnych pulzarov vo fyzike?
Odpoveď: Binárne pulzary sú vo fyzike významné, pretože umožňujú fyzikom testovať všeobecnú teóriu relativity v prípade silného gravitačného poľa.
Otázka: Je možné pozorovať sprievodnú hviezdu binárneho pulzaru?
Odpoveď: Zvyčajne je ťažké alebo nemožné pozorovať sprievodnú hviezdu pulzaru.
Otázka: Ako sa dá merať čas impulzov z binárneho pulzaru?
Odpoveď: Čas impulzov z binárneho pulzaru sa dá merať s mimoriadnou presnosťou pomocou rádioteleskopov.
Otázka: Čo nepriamo potvrdilo časovanie binárneho pulzaru?
Odpoveď: Časovanie binárneho pulzaru nepriamo potvrdilo existenciu gravitačného žiarenia.
Otázka: Akú teóriu potvrdilo časovanie binárnych pulzarov?
Odpoveď: Časovanie binárnych pulzarov potvrdilo Einsteinovu všeobecnú teóriu relativity.
