Бинарен пулсар
Двойният пулсар е пулсар с двоен спътник, често бяло джудже или неутронна звезда. Поне в един случай, двойният пулсар PSR J0737-3039, звездата спътник е също друг пулсар.
Двойните пулсари са едни от малкото обекти, които позволяват на физиците да проверят общата теория на относителността в случай на силно гравитационно поле. Въпреки че двоичният спътник на пулсара обикновено е труден или невъзможен за наблюдение, времето на импулсите от пулсара може да бъде измерено с изключителна точност от радиотелескопите. Определянето на времето на бинарните пулсари косвено потвърждава съществуването на гравитационното излъчване и верифицира общата теория на относителността на Айнщайн.
Относителност
Два обекта, които се движат в орбита, не се движат по абсолютно кръгови пътища. пътищата почти винаги са елиптични. Така че два пъти на обиколка те са най-близо и два пъти на обиколка са най-далеч. Това е очевидно за Земята и Слънцето, но идеята се прилага много по-широко.
Когато двете тела са близо, гравитационното поле е по-силно и времето се забавя. При пулсарите времето между импулсите (или тиковете) се удължава. Когато часовникът на пулсара се движи по-бавно през най-слабата част на полето, той възстановява времето си. Това е релативистично забавяне на времето. То е разликата между това, което бихме очаквали да видим, ако пулсарът се движеше на постоянно разстояние и с постоянна скорост около своя спътник, и това, което се наблюдава в действителност.
Двойните пулсари са един от малкото инструменти, с които учените разполагат, за да откриват доказателства за гравитационни вълни. Общата теория на относителността на Айнщайн предвижда, че две неутронни звезди ще излъчват гравитационни вълни, докато обикалят около общ център на масата, което ще отнеме орбиталната енергия и ще накара двете звезди да се приближат една към друга. Тъй като двете звездни тела се приближават едно към друго, често единият пулсар поглъща материя от другия, което предизвиква бурен процес на акреция. Това взаимодействие може да нагрее газа, който се обменя между телата, и да произведе рентгенова светлина, която може да изглежда като пулсация, поради което двойните пулсари понякога се наричат рентгенови двойни звезди. Този поток от материя от едно звездно тяло към друго е известен като акреционен диск. Хилядосекундните пулсари (или MSP) създават своеобразен "вятър", който в случая на двойните пулсари може да издуха магнитосферата на неутронните звезди и да окаже драматично влияние върху импулсното излъчване.
История
Първият двоен пулсар, PSR B1913+16 или "двоен пулсар на Хълс-Тейлър", е открит през 1974 г. в Аресибо от Джоузеф Тейлър и Ръсел Хълс, за което те получават Нобелова награда за физика през 1993 г. Импулсите от тази система са проследени без грешки с точност до 15 μs от откриването ѝ.
Нобеловата награда за 1993 г. е присъдена на Джоузеф Тейлър и Ръсел Хълс, след като те откриват две такива звезди. Докато Хълс наблюдава нов пулсар, наречен PSR B1913+16, той забелязва, че честотата, с която той пулсира, се колебае. Стига се до заключението, че най-простото обяснение е, че пулсарът обикаля много близо до друга звезда с висока скорост. Хълс и Тейлър установили, че звездите са еднакво тежки, наблюдавайки тези колебания на импулсите, което ги накарало да смятат, че другият космически обект също е неутронна звезда.
Наблюденията на орбиталния разпад на тази звездна система почти напълно съвпадат с уравненията на Айнщайн. Теорията на относителността предвижда, че с течение на времето орбиталната енергия на двойната система ще се превърне в гравитационно излъчване. Събраните от Тейлър и колегите му данни за орбиталния период на PRS B1913+16 потвърждават това релативистко предсказание. През 1983 г. те съобщават, че има разлика в наблюдаваното минимално разстояние между двата пулсара в сравнение с това, което се очаква, ако орбиталното разстояние е останало постоянно. През десетилетието след откриването ѝ орбиталният период на системата е намалял с около 76 милионни части от секундата на година. Това означава, че пулсарът се е приближил до максималното си разстояние с повече от секунда по-рано, отколкото би се приближил, ако орбитата беше останала същата. Последващите наблюдения продължават да показват това намаление.
Кумулативно изместване на периастронния период в секунди за двойната звездна система PSR B1913+16, тъй като системата губи енергия чрез излъчване на гравитационни вълни. Червените точки са експериментални данни, а синята линия е изместването, предсказано от теорията на относителността.
Въпроси и отговори
В: Какво представлява двоичният пулсар?
О: Бинарен пулсар е пулсар с бинарен спътник, често бяло джудже или неутронна звезда.
В: Коя е звездата спътник на двоен пулсар?
О: Звездата спътник на двоен пулсар често е бяло джудже или неутронна звезда, но поне в един случай (двойният пулсар PSR J0737-3039) звездата спътник е и друг пулсар.
Въпрос: Какво е значението на двойните пулсари във физиката?
О: Двойните пулсари са важни за физиката, защото позволяват на физиците да проверяват общата теория на относителността в случай на силно гравитационно поле.
В: Възможно ли е да се наблюдава звездата спътник на двоен пулсар?
О: Обикновено звездата спътник на пулсара е трудна или невъзможна за наблюдение.
В: Как може да се измери времето на импулсите от двоен пулсар?
О: Времето на импулсите от двоен пулсар може да бъде измерено с изключителна точност от радиотелескопите.
В: Какво е потвърдено косвено за времетраенето на импулсите на двоен пулсар?
О: Определянето на времето на двоен пулсар косвено потвърждава съществуването на гравитационно излъчване.
В: Коя теория е потвърдила времето на двоичния пулсар?
О: Времето на двоичните пулсари е потвърдило общата теория на относителността на Айнщайн.
