Статистика
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Российские учёные приблизились к пониманию природы радиопульсаров
Несмотря на то что радиопульсары,
чрезвычайно быстровращающиеся нейтронные звёзды, были открыты почти
полвека назад, в 1967 году, наши представления о них пока остаются
неполными. Два недостающих звена, необходимых для сопоставления теории
радиопульсаров с их наблюдениями, заключались в дополнении знаний о
процессе формирования и распространения радиоизлучения. Первое звено
такого соединения теории и практики — механизм образования излучения
пульсара в его магнитосфере — было предложено группой учёных из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (Александром Гуревичем, Яковом Истоминым и Василием Бескиным) чуть больше 20 лет назад.
 | Быстровращающаяся нейтронная звезда в теории (вверху) и на практике (внизу). (Иллюстрации NASA / CXC / PSU / G.Pavlov et al.) |
«Излучение формируется в магнитосфере пульсара, в этом нет никаких
сомнений, — рассказывает Яков Истомин. — Заряженные частицы, двигаясь по
кривой траектории с ускорением, излучают электромагнитные волны. Но
поскольку плотности в магнитосфере большие, то важно найти коллективный
механизм излучения, то есть не от одной частицы, а от ансамбля. При этом
излучение происходит в фазе, то есть оно когерентно, и его мощность
возрастает пропорционально не числу частиц, а их квадрату. Очень важную
роль играет также поляризация излучения. Двадцать с лишним лет назад
нами была найдена такая неустойчивость, которая приводит к генерации
излучения. Мы назвали её изгибно-плазменной».
Второе звено — то, как излучение распространяется, — необходимо было
прояснить. Дело в том, что наблюдаемые параметры излучения, такие как
средний профиль, поляризация, зависимости спектра от частот,
определяются не только механизмом формирования излучения, но и процессом
его распространения. Эти волны выходят из магнитосферы нейтронной
звезды, характеризующейся очень высокой плотностью, в межзвёздную среду
очень низкой плотности, и их параметры формируются именно при этом
резком переходе. «Никаких принципиальных физических процессов или
эффектов, которые мешали бы понять процесс распространения
радиоизлучения пульсаров, нет, — комментирует проблему Василий Бескин. —
Это область распространения электромагнитных волн в плазме, но
просчитать, как это происходит, до сих пор никто не мог. Дело здесь
исключительно в аккуратности учёта всех эффектов и, соответственно, в
математической сложности расчётов».
Два года ушло у г-на Бескина и его студента из Московского физико-технического института
Александра Филиппова на последовательные расчёты процесса
распространения радиоизлучения. В качестве модели использовалась
дополненная (и до того многократно подтверждённая) «модель полого
конуса». Она заключается в том, что диаграмма направленности
радиоизлучения повторяет профиль плотности вторичной
электронно-позитронной плазмы, истекающей вдоль открытых магнитных
силовых линий от пульсара в пространство. По внешнему виду профиль похож
на полый конус, отсюда и название модели.
 | Схематичная модель полого конуса, на которую опирались исследователи из ФИАНа (иллюстрация АНИ «ФИАН-Информ»). |
«При распространении излучения нужно учитывать много эффектов, которыми
раньше пренебрегали, — поясняет Василий Бескин. — Один из моментов,
которые необходимо было внести в модель, заключается в учёте
двулучепреломления магнитоактивной плазмы, в результате чего волны
различной поляризации могут по-разному распространяться в магнитосфере
нейтронной звезды. Кроме того, до сих пор не всегда последовательно
учитывалось связанное с вращением пульсара электрическое поле, которое в
области формирования поляризационных характеристик выходящего излучения
становится порядка магнитного. Это обусловливает вид тензора
диэлектрической проницаемости, гораздо более сложный, чем в обычной
плазме. В нашей работе была также выбрана реальная структура магнитного
поля, а не поле невозмущённого диполя, как делалось, поскольку дипольное
приближение справедливо далеко не во всей рассматриваемой области».
Электронно-позитронная плазма, рождаемая жёсткими гамма-квантами вблизи
поверхности нейтронной звезды, истекает из магнитосферы пульсара вдоль
магнитных силовых линий. Вот почему, чтобы знать плотность частиц в
каждой точке вдоль траектории распространения радиоизлучения, нужно
просчитать, как искривилась та или иная магнитная силовая линия.
По словам г-на Бескина, для определения плотности плазмы приходилось в
каждой точке вдоль луча интегрировать назад вдоль магнитных силовых
линий, чтобы знать, в какой области на поверхности нейтронной звезды
частицы начали движение. В предыдущих работах, которые рассматривали
вращение простого диполя, а также предполагали, что радиоизлучение
распространяется по прямой, многие важные эффекты не могли быть учтены.
Полученные результаты, как полагают физики, помогут продвинуться в
понимании природы активности пульсаров и в определении параметров
истекающей плазмы. Действительно, воспользовавшись построенной
количественной теорией распространения волн и анализируя наблюдаемые
профили излучения конкретных радиопульсаров, можно понять, как устроена и
сама магнитосфера нейтронной звезды. В настоящее время эти работы
ведутся совместно с Пущинской радиоастрономической обсерваторией АКЦ ФИАН, а также группой М. Крамера, директора Института радиоастрономии имени Макса Планка (Германия).
Подготовлено по материалам ФИАН-Информ.
Источник: http://www.computerra.ru |
| Категория: Наука | Добавил: RmX (01.12.2012)
|
| Просмотров: 609
| Рейтинг: 0.0/0 |
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи. [ Регистрация | Вход ] |
