www.ASTROLAB.ru

ASTROLAB.ruЗвездыПульсары - магнитные инвертоиды?
ГлоссарийФото космосаИнтернет магазинКосмос видео



Пульсары - магнитные инвертоиды?
Версия для печати

Пульсары - космические объекты, открытие которых в своё время вызвало некоторый переполох, и не только среди учёных. На первых порах данные о них даже пытались засекретить - сигналы со строгой периодичностью приняли за послания инопланетных цивилизаций. Действительность оказалась более прозаической, и вскоре астрофизики сошлись во мнении, что пульсары - это нейтронные звёзды, а строгой периодичности сигналов довольно быстро нашлось разумное объяснение. Согласно ему причиной пульсирующего излучения является несовпадение оси симметрии магнитного поля звезды, одновременно являющейся осью конуса, в пределах которого сосредоточено мощное радиоизлучение с её осью вращения. Таким образом, потоки радиоизлучения в результате вращения пульсара попадают в поле зрения наблюдателя на земле через равные промежутки времени.



Уже десятки лет такая модель пульсара не подвергается сомнению, и это несмотря на достаточно серьёзные её недостатки. Астрофизики признают, механизм излучения им до конца не ясен и многие параметры излучения при использовании данной модели как основы ставят их в тупик. В своё время такая теория показалась очень логичной, к ней независимо друг от друга пришли двое различных ученых - Голд и Пачини, однако с тех пор накопилось немало противоречащих ей данных. Не пришло ли время пересмотреть саму модель пульсара?

Радиоимпульс типичного пульсара составляет около 3% интервала времени между импульсами, то есть согласно общепринятой модели поток его излучения рассеивается более чем 10°, но тогда как объяснить тот факт, что импульс имеет резкие границы?

Целый ряд показателей - чёткая структура импульсов, наличие тонких структур субимпульсов, поляризация и некоторая когерентность радиоизлучения плохо сочетаются с традиционной моделью. Куда более это похоже на результат не непрерывного, а дискретного воздействия на заряженные частицы, например - мощного магнитного импульса.

Непонятно вообще, какого рода процессы могли вызвать смещение такой величины оси симметрии магнитного поля относительно оси вращения у образовавшейся в результате коллапса нейтронной звезды. Магнитное поле "новоиспечённого" пульсара фактически организуется заново и поэтому эти оси должны совпадать. По крайней мере, у последствий более мощных коллапсов - чёрных дыр, такие несовпадения не обнаружены. Их джеты сохраняют стабильную ориентацию в пространстве и точно совпадают с осью вращения.



Общепринятая модель пульсара предполагает, что частота пульсаций совпадает с частотой вращения звезды, однако проведённые расчёты этому противоречат - согласно им скорость вращения звезды должна быть существенно выше.

Возможна ли менее противоречивая модель пульсара, учитывающая направленность потока излучения, дискретный характер воздействия на заряженные частицы, несовпадение скорости вращения с частотой пульсации при условии совпадения осей симметрии магнитного поля и вращения звезды? В основу такой модели может быть положено пока ещё недостаточно изученное явление магнитной инверсии. Инверсией магнитного поля называют смену знака осесимметричного диполя. Впервые следы инверсии магнитных полюсов Земли обнаружил в 1906 году Б. Брюн, исследуя магнитные свойства неогеновых лав во Франции. Позже геологами фактам инверсий магнитных полюсов в истории Земли было найдено множество подтверждений. В последние десятилетия интерес к этому явлению подогревается прежде всего предполагаемыми катастрофическими последствиями смены магнитных полюсов для живой природы, хотя известными палеонтологическими данными эти опасения пока не подтверждаются.

Надо заметить, что Земля в этом смысле не уникальна. Магнитные полюса сменяют друг друга и на Солнце, причём в отличие от нашей планеты регулярно - раз в 11 лет. В ряде научных работ последних лет показана возможность случайных изменений направления магнитного поля в стационарном турбулентном динамо, что подтверждено и экспериментально. Наиболее известный эксперимент такого рода провёл Теодор фон Карман на установке с расплавленным электропроводящим натрием.



Подобные результаты были получены в Институте физики АН Латвии (ныне - Институт физики Латвийского Университета) и в немецком Карлсруэ. Автор этих строк провёл совсем уж простой эксперимент, оказавшийся, как ни странно, так же удачным. Швейную булавку, намагниченную таким образом, чтобы ось симметрии магнитного поля располагалась вдоль её длины, воткнул в вентилятор кухонной вытяжки, параллельно оси его вращения. Вынув через несколько дней испытуемую и аккуратно положив на воду, с удивлением обнаружил, что острый конец булавки указывает уже на юг.

Насколько обоснованным может быть предположение, что причиной пульсаций нейтронных звёзд являются регулярные магнитные инверсии? В качестве первого аргумента можно указать, что такое явления, пусть и со значительно большей периодичностью, происходит на хорошо известной нам звезде - Солнце. В качестве второго аргумента можно заметить, что напряжённость магнитного поля Солнца более чем в сто раз превышает земную, и его инверсии происходят значительно чаще (последние 5 миллионов лет магнитные полюса Земли менялись в среднем через каждые 200 000 лет).

Пульсары и по скорости вращения, и по напряженности сильнейших во вселенной магнитных полей на много порядков превосходят наше светило. Вполне правомерно будет предположить, суммируя влияние этих параметров, что и инверсия полюсов у них должна происходить на много порядков чаше.

Зависимость величины напряжённости магнитного поля и частоты инверсий могли бы подтвердить данные о магнитных инверсиях Марса. Ведь, несмотря на то, что его магнитное поле исчезло миллиарды лет назад, поле деятельности для геологов сохранилось, но на исследования такого рода на его поверхности пока приходится только надеяться.

Отсутствие какой-либо периодичности инверсий магнитного поля земли не говорит в пользу высказанного предположения, однако причиной данного факта может послужить то, что Земные недра активно эволюционируют в отличие от сравнительно стабильной внутренней структуры нашего светила.

Если причиной инверсии полюсов является вращение, то вполне логичной представляется связь скорости вращения и частоты инверсий. У пульсаров вращение служит источником излучаемой энергии, поэтому медленное возрастание промежутков между импульсами выглядит с этой точки зрения вполне закономерным. Довольно простое объяснение в рамках предложенной модели находится несовпадению расчётной скорости вращения нейтронной звезды и частоты её пульсаций.

Радиоизлучение пульсаров изменяется во времени чрезвычайно сложным образом - данный факт можно объяснить неустойчивостью магнитного поля в моменты, предшествующие и последующие инверсии.

Направленность (неизотропность) потока излучения пульсаров в данной модели так же объясняется довольно просто - в результате инверсии наибольшее ускорение получат частицы, находящиеся ближе к оси вращения звезды. Напряжённость магнитного поля у полюсов всегда выше, и, соответственно, наибольший магнитный импульс в результате инверсии испытают заряженные частицы, находящиеся вблизи полюсов.



Фотографии лазерная гравировка или гравировка по дереву можно увидеть в галереи



??????.???????