Імпульс пульсара — це назва явища, яке часто змушує нейтронну зорю рухатися з іншою (зазвичай значно більшою) швидкістю, ніж її зоря- попередниця. Причина пульсарних імпульсів невідома, але багато астрофізиків вважають, що це має бути пов'язано з асиметрією у способі вибуху наднової. Якщо це правда, це дасть інформацію про механізм наднової.

Спостереження Наразі загально визнано, що середній імпульс пульсара коливається від 200 до 500 км/с. Однак деякі пульсари мають набагато більшу швидкість. Наприклад, повідомляється, що гіпершвидкісна зоря B1508+55 має швидкість 1100 км/с та траєкторію, що веде його з галактики. Надзвичайно переконливий приклад пульсарного поштовху можна побачити в туманності Гітара, де спостерігалася ударна хвиля, що виникає внаслідок руху пульсара відносно туманності залишку наднової, і підтверджує швидкість 800 км/с.

Особливий інтерес викликає питання, чи має величина або напрямок пульсарного поштовху якусь кореляцію з іншими властивостями пульсара, такими як вісь обертання, магнітний момент або напруженість магнітного поля. На сьогоднішній день не виявлено кореляції між силою магнітного поля та величиною поштовху. Однак існують певні суперечки щодо того, чи спостерігалася кореляція між віссю обертання та напрямком удару. Протягом багатьох років вважалося, що кореляції не існує.

У дослідженнях пульсарів Вітрила та Краб спостерігалися струмені, які, як вважається, збігаються з віссю обертання пульсара. Оскільки ці струмені дуже тісно пов'язані з ударною хвилею в голові, а також безпосередньо виміряною швидкістю пульсарів, це вважається вагомим доказом того, що ці пульсари мають ударні хвилі, вирівняні з їхньою віссю обертання.

Також можна виміряти вісь обертання пульсара, використовуючи поляризацію його випромінювання, і нещодавнє дослідження 24 пульсарів виявило сильну кореляцію між поляризацією та напрямком поштовху. Однак такі дослідження завжди були пов'язані з труднощами, оскільки невизначеності, пов'язані з вимірюванням поляризації, є дуже великими, що ускладнює кореляційні дослідження.

Існує ймовірність, що розподіл швидкостей удару є бімодальним. Переконливий доказ цієї можливості походить з «проблеми утримання нейтронної зірки». Більшість кулястих скупчень у Чумацькому Шляху мають швидкість втечі менше 50 км/с, тож мало які пульсари матимуть труднощі з виходом. Фактично, з урахуванням безпосередньо виміряного розподілу швидкостей ударів, ми очікуємо, що залишиться менше 1% усіх пульсарів, народжених у кулястому скупченні. Але це не так — кулясті скупчення містять багато пульсарів, деякі з них понад 1000. Число можна дещо покращити, якщо дозволити частині імпульсу удару передати бінарному партнеру. У цьому випадку, можливо, близько 6 % систем повинні виживати, однак цього недостатньо, щоб пояснити наявну розбіжність. Це, ймовірно, свідчить про те, що частина пульсарів практично не отримує імпульсу, тоді як інші набувають дуже великого імпульсу. Безпосередньо виявити такий бімодальний розподіл було б складно, оскільки багато методів вимірювання швидкості дозволяють встановити лише верхню межу швидкості об'єкта. Якщо припущення про існування пульсарів, які отримують дуже малий імпульс, є правильним, це може сприяти кращому розумінню механізму виникнення пульсарного імпульсу, оскільки його повне пояснення має враховувати таку можливість.

Теорії Було запропоновано багато гідродинамічних теорій, кожна з яких намагається пояснити асиметрію в надновій, використовуючи конвекцію або механічні нестабільності в переднадновій зорі.

Мабуть, найлегше зрозуміти «надстабільний g-режим». У цій теорії спочатку припускається, що ядро трохи зміщене вбік, від центру зорі. Це збільшує тиск у сусідніх кремнієвих та кисневих оболонках зірки. Оскільки швидкість ядерних реакцій у цих оболонках дуже чутливо залежить від тиску, додатковий тиск призводить до великого вивільнення енергії, і ядро відштовхується назад у зворотному напрямку. Це, у свою чергу, додає більший тиск з іншого боку, і ми бачимо, що ядро починає коливатися.

Було показано, що багато таких мод є надмірно стабільними у важких зірках, тобто невелике збурення з часом стає великим. Коли зоря вибухає, ядро має додатковий імпульс у певному напрямку, який ми спостерігаємо як поштовх. Було запропоновано, що гідродинамічні моделі можуть пояснити бімодальний розподіл за допомогою «дихотомічного сценарію поштовху», в якому оболонка переднаднової зірки викрадається подвійним компаньйоном, що зменшує механічні нестабільності та, таким чином, зменшує результуючий поштовх.

Існує два основних сценарії нейтрино -імпульсів, що покладаються на порушення парності нейтринних взаємодій для пояснення асиметрії в розподілі нейтрино. Перший використовує той факт, що за наявності магнітного поля напрямок розсіювання нейтрино на ядрі зміщений у певному напрямку. Отже, якби випромінювання нейтрино відбувалося за наявності сильного магнітного поля, ми могли б очікувати, що середній дрейф нейтрино певним чином збігатиметься з цим полем, і таким чином результуючий вибух буде асиметричним. Головна проблема цієї теорії полягає в тому, що для достатньої асиметрії теорія вимагає полів порядку 1015 Гс, що набагато сильніше, ніж очікується у важкій зірці. Інша теорія, заснована на нейтрино, використовує той факт, що поперечний переріз розсіювання нейтрино слабо залежить від сили навколишнього магнітного поля. Таким чином, якщо магнітне поле саме по собі анізотропне, то можуть існувати темні плями, які по суті непрозорі для нейтрино. Однак для цього потрібна анізотропія порядку 1016 Гс, що ще менш імовірно.

Остання основна пропозиція відома як сценарій електромагнітної ракети. У цій теорії ми припускаємо, що магнітний диполь пульсара розташований поза центром та поза віссю обертання пульсара. Це призводить до асиметрії величини дипольних коливань, як видно зверху та знизу, що, у свою чергу, означає асиметрію випромінювання. Потім радіаційний тиск повільно відштовхує пульсар.

Варто зазначити, що йдеться про післянароджений імпульс, який не пов'язаний з асиметрією самого вибуху наднової. Також слід враховувати, що цей процес відбирає енергію обертання пульсара, тому основним спостережним обмеженням цієї теорії є вимірювані швидкості обертання пульсарів у Галактиці. Головною перевагою цієї теорії є те, що вона передбачає наявність кореляції між спіном та імпульсом пульсара. Водночас залишається невизначеним, чи здатний цей механізм забезпечити достатню кількість енергії для пояснення всього спостережуваного діапазону швидкостей імпульсу.

Імпульси чорних дір Великі відстані над галактичною площиною, досягнуті деякими подвійними системами, є результатом початкових імпульсів зоряних чорних дір. Розподіл швидкостей натальних ударів чорних дір схожий на розподіл швидкостей ударів нейтронних зір. Можна було б очікувати, що це будуть імпульси, однакові для чорних дір, які мають меншу швидкість, ніж нейтронні зірки, через їхню більшу масу, але, схоже, це не так.

У дослідженні 2023 року, проведеному на основі числового моделювання зіткнень високої енергії, було запропоновано обмеження приблизно на 10% швидкості світла для імпульсів чорної діри.

Див. також

Зоряна кінематика

Посилання

Бібліографія

Зовнішні посилання