Перегляд вихідного коду сторінки PSR B1937+21

{{Зірка begin|name=PSR B1937+21}}
{{Star image|image=[[Image:Vulpecula constellation map with PSR B1937+21.png|250px]]|caption=Лисичка (сузір'я), червоним позначено положення PSR B1937+21.}}
{{Зірка observe|epoch=J2000|constell=[[Лисичка (сузір'я)|Лисичка]]|ra={{RA|19|39|38.560210}}|dec={{DEC|+21|34|59.14166}}|appmag_v=невідомо}}
{{Starbox character|клас=[[Пульсар]]|змінна=невідомо}}
{{Зірка astrometry|prop_mo_ra=-0.130|prop_mo_dec=-0.464|parallax=<0.28|p_error=0.08|dist_pc=>3600|radial_v=невідомо|absmag_v=невідомо}}
{{Зірка detail|rotation=1.5578065 [[Мікросекунда|мс]]}}
{{Зірка catalog|names=[[Пульсар]] B1937+214, 4C21.53, PSR J1939+213}}
{{Зірка reference|Simbad=PSR B1937+21}}
{{End box}}'''PSR B1937+21'''&nbsp;— це [[пульсар]], розташований у [[Лисичка (сузір'я)|сузір'ї Лисички]], неподалік від першого відкритого пульсара {{Li|PSR B1919+21|Q=Q1319958}}. Його назва включає абревіатуру ''PSR'' (pulsar) і координати за [[Екваторіальна система координат|екваторіальною системою]], причому літера ''B'' означає, що вони визначені для епохи 1950.0. Пульсар був відкритий у 1982 році астрономами {{Li|Дональд Чарльз Баккер|Q=Q4075955|text=Дональдом Баккером}}, {{Li|Шрінівас Кулкарні|Q=Q519988|text=Шрі Кулкарні}}, {{Li|Карл Юджин Гейлес|Q=Q5040061|text=Карлом Гейлесом}}<ref name=":0">{{Citation|last1=Backer|first1=D. C.|last2=Kulkarni|first2=S. R.|last3=Heiles|first3=C.|last4=Davis|first4=M. M.|last5=Goss|first5=W. M.|title=Мілісекундний пульсар|year=1982|journal=Nature|volume=300|issue=5893|pages=615–618|bibcode=1982Natur.300..615B|doi=10.1038/300615a0|s2cid=4247734}}</ref>.

PSR B1937+21 став першим відкритим [[Мілісекундний пульсар|мілісекундним пульсаром]], який обертається з вражаючою швидкістю&nbsp;— один оберт за 1,557708 мілісекунди, тобто майже 642 рази на секунду<ref name=":0" />. Це відкриття було несподіванкою для астрономів, оскільки раніше вважалося, що пульсари не можуть досягати настільки високих швидкостей [[обертання]]. Виявлення такого швидкого обертання привело до гіпотези, що пульсари можуть «розкручуватися» шляхом накопичення матерії від зорі-супутника, що пояснює їхнє прискорене обертання<ref name="radhakrishnan3">{{cite journal |author=Radhakrishnan, V. |author2=Srinivasan, G. |date=1982 |title=On the origin of the recently discovered ultra-rapid pulsar |journal=Current Science |volume=51 |pages=1096–1099 |bibcode=1982CSci...51.1096R}}</ref>.

Обертання PSR B1937+21 виявилося надзвичайно стабільним, як і у більшості мілісекундних пульсарів&nbsp;— настільки, що його можна використовувати для вимірювання часу з точністю, порівнянною з [[Атомний годинник|атомними годинниками]]. Однак цей пульсар має ще одну унікальну особливість: він час від часу випромінює надзвичайно потужні імпульси, так звані гігантські імпульси. Вважається, що це найяскравіше [[Радіохвилі|радіовипромінювання]], коли-небудь зафіксоване в космосі. Завдяки своїй стабільності та незвичайній поведінці, PSR B1937+21 відіграв ключову роль у поверненні інтересу до дослідження пульсарів і подальшому розумінні їхньої природи.

== Передумови ==
{{Основна стаття|Пульсар}}
Перший пульсар був відкритий у 1967 році астрофізикинею [[Джоселін Белл Бернелл|Джоселін Белл]] та її науковим керівником [[Ентоні Г'юїш]]ем за допомогою спеціального радіотелескопа&nbsp;— {{Li|Interplanetary Scintillation Array|Q=Q6056341|text=Interplanetary Scintillation Array}}<ref name="cp1919">{{cite journal |author=Hewish, A. |author2=Bell, S. J. |author3=Pilkington, J. D. H. |author4=Scott, P. F. |author5=Collins, R. A. |display-authors=4 |date=24 February 1968 |title=Спостереження за швидко пульсуючим радіоджерелом |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |volume=217 |issue=5130 |pages=709–713 |bibcode=1968Natur.217..709H |doi=10.1038/217709a0 |s2cid=4277613}}</ref>. Незабаром після цього вчені {{Li|Франко Пачіні|Q=Q669086}} та [[Томас Ґолд]] незалежно один від одного припустили, що пульсари&nbsp;— це [[Нейтронна зоря|нейтронні зорі]] з надзвичайно сильним магнітним полем. Вони утворюються після вибуху [[Наднова|наднової]], коли масивна зоря (понад 10 мас Сонця) завершує свій життєвий цикл<ref name="pacini">{{cite journal |author=Pacini, F. |date=1968 |title=Обертові нейтронні зорі, пульсари та залишки наднових |journal=Nature |volume=219 |issue=5150 |pages=145–146 |arxiv=astro-ph/0208563 |bibcode=1968Natur.219..145P |doi=10.1038/219145a0 |s2cid=4188947}}</ref><ref name="gold">{{cite journal |author=Gold, T. |date=1968 |title=Обертові нейтронні зорі як джерело пульсуючих радіоджерел |journal=Nature |volume=218 |issue=5143 |pages=731–732 |bibcode=1968Natur.218..731G |doi=10.1038/218731a0 |s2cid=4217682}}</ref>.

Пульсари випромінюють енергію завдяки взаємодії їхнього магнітного поля з навколишньою [[Плазма (агрегатний стан)|плазмою]]. Це випромінювання спрямоване вздовж магнітних полюсів нейтронної зорі, і якщо Земля опиняється на його шляху, ми спостерігаємо пульсуючий сигнал. Такий ефект називають «обертовим маяком»&nbsp;— він виникає через те, що магнітна вісь пульсара не збігається з його віссю обертання, тому промені випромінювання проходять перед нами через рівні проміжки часу<ref name="gold" />.

== Відкриття ==
Наприкінці 1970-х років астрономи звернули увагу на радіоджерело 4C21.53, оскільки воно демонструвало аномально високий рівень [[Міжпланетне мерехтіння|міжпланетного мерехтіння]]&nbsp;— ефекту, що виникає через взаємодію радіохвиль із сонячним вітром. Оскільки таке мерехтіння зазвичай пов'язане з маленькими об'єктами, вчені припустили, що 4C21.53 може бути залишком наднової. Щоб перевірити це, у 1974 році астрономи [[Рассел Галс]] і [[Джозеф Тейлор молодший|Джозеф Тейлор]] провели огляд пульсарів в [[Аресібо (обсерваторія)|обсерваторії Аресібо]], але не виявили жодного пульсара, пов'язаного з цим джерелом. Після невдалих пошуків науковці почали розглядати альтернативні пояснення ефекту міжпланетного мерехтіння, включаючи можливість існування нових, раніше невідомих класів астрономічних об'єктів<ref name="purvis1983">{{cite journal |last=Purvis |first=Alan |date=1983 |title=4C21.53 - A possible supernova remnant in Vulpecula |journal=[[Monthly Notices of the Royal Astronomical Society]] |volume=202 |issue=3 |pages=605–614 |bibcode=1983MNRAS.202..605P |doi=10.1093/mnras/202.3.605 |doi-access=free}}</ref><ref name="hulse_taylor1974">{{cite journal |author=Hulse, R. A. |author2=Taylor, J. H. |date=1974 |title=A High-Sensitivity Pulsar Survey |journal=Astrophysical Journal |volume=191 |pages=59–61 |bibcode=1974ApJ...191L..59H |doi=10.1086/181548}}</ref>.

У 1982 році Дональд Баккер припустив, що попередні спостереження могли не виявити пульсар через недостатню чутливість методів, які використовувалися для пошуку об'єктів із надкороткими періодами обертання. Він ініціював новий огляд, налаштований на ширший діапазон можливих періодів та рівнів [[Дисперсія світла|дисперсії]] сигналів, що зрештою призвело до відкриття першого мілісекундного пульсара<ref name=":0" />.

Початково план пошуку пульсарів полягав у вибірці сигналу на частоті 500 Гц, що виявилося [[Теорема відліків Віттекера — Найквіста — Котельникова — Шеннона|недостатнім]] для виявлення пульсара, який обертається 642 рази на секунду. Оскільки швидкість обертання пульсара була набагато вищою, астрономи не могли знайти його за допомогою стандартного методу. Щоб виправити це, студент Баккера, Шрі Кулкарні, розробив метод, який дозволяв обробляти сигнал швидше. Він проводив тимчасове середнє значення сигналу за період 0,4 мілісекунди, що дозволяло ефективно вибирати сигнал на швидкості 2500 Гц. Це значно підвищило чутливість до дуже швидких пульсарів. В результаті цих зусиль, у листопаді 1982 року, Баккер та його команда змогли виявити пульсар, який обертається з періодом 1,558 мілісекунди&nbsp;— це була швидкість, яка перевищувала будь-які очікування астрономів на той час і стала відкриттям першого мілісекундного пульсара<ref name=":0"/><ref name="Kulkarni 79">{{Cite news|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1995ASPC...72...79K|title=The First Decade of Millisecond Pulsars: an Overview|last=Kulkarni|first=S. R.|date=1995-01-01|pages=79|volume=72|access-date=2025-02-18}}</ref>.

== Характеристики ==

=== Обертання ===
Коли Беккер та його команда опублікували своє відкриття в листопаді 1982 року, вони виявили, що період обертання пульсара PSR B1937+21 збільшується зі швидкістю 3 × 10⁻¹⁴ секунд на секунду<ref name=":0" />. Це означає, що пульсар повільно сповільнюється з часом, оскільки енергія, яку він випромінює у вигляді радіохвиль, забирається з його обертальної енергії.

Звичайно, пульсари сповільнюються через втрату енергії, і цей процес можна прогнозувати. Використовуючи початково спостережувані значення періоду та швидкості сповільнення, а також припускаючи мінімальний період обертання 0,5 мілісекунди'''<ref name="radhakrishnan3"/>.'''

Мінімальний період обертання пульсарів визначається обмеженням, яке встановлюється [[Відцентрова сила|відцентровою силою]], що виникає через швидке обертання. Це обертальний період, при якому відцентрова сила і сила [[Гравітація|гравітації]] пульсара врівноважуються. Залежно від моделей рівняння стану для нейтронних зір, мінімальний період обертання варіюється від 0,3 до 1 мілісекунди, що відповідає частотам обертання від 1 до 3 кілогерц. Хоча існують механізми, такі як [[Гравітаційна хвиля|гравітаційне випромінювання]], які можуть впливати на обертання пульсара, цей процес не дозволяє пульсару обертатись швидше, ніж встановлений теоретичний ліміт<ref name="chakrabarty">{{cite journal |author=Chakrabarty, D. |author2=Morgan, E. H. |author3=Muno, M. P. |author4=Galloway, D. K. |author5=Wijnands, R. |author6=van der Klis, M. |author7=Markwardt, C. B. |display-authors=4 |date=2003 |title=Nuclear-powered millisecond pulsars and the maximum spin frequency of neutron stars |journal=Nature |volume=424 |issue=6944 |pages=42–44 |arxiv=astro-ph/0307029 |bibcode=2003Natur.424...42C |doi=10.1038/nature01732 |pmid=12840751 |s2cid=1938122}}</ref><ref name="gr_recycling">{{cite journal |author=Cook, G. B. |author2=Shapiro, S. L. |author3=Teukolsky, S. A. |date=1994 |title=Recycling Pulsars to Millisecond Periods in General Relativity |journal=Astrophysical Journal Letters |volume=423 |pages=117–120 |bibcode=1994ApJ...423L.117C |doi=10.1086/187250}}</ref><ref name="minimum_period">{{cite journal |author=Haensel, P. |author2=Lasota, J. P. |author3=Zdunik, J. L. |date=1999 |title=On the minimum period of uniformly rotating neutron stars |journal=Astronomy and Astrophysics |volume=344 |pages=151–153 |bibcode=1999A&A...344..151H}}</ref>.

=== Вік ===
Оцінка віку PSR B1937+21 у 750 мільйонів років спочатку викликала деякі суперечності, оскільки спостереження в інших довжинах хвиль не підтверджували це. Зокрема, поблизу пульсара не було виявлено залишку від наднової чи яскравого [[Рентгенівські джерела|рентгенівського джерела]]. Якщо пульсар був таким молодим, то він, ймовірно, не встиг би значно віддалитися від місця свого утворення, а також мав би бути ще гарячим, що дозволило б спостерігати його теплове випромінювання в рентгенівському діапазоні<ref name="radhakrishnan3"/><ref name=":0"/>.

Вчені Венкатраман та Шрінівасан, зважаючи на відсутність слідів вибуху, запропонували альтернативну теорію. Вони припустили, що PSR B1937+21 не утворився з таким швидким обертанням, а був «розкручений» зорею супутником, яка передала пульсару свій [[момент імпульсу]]. Цей механізм став популярним поясненням для мілісекундних пульсарів. Вони також зробили теоретичну оцінку необхідної швидкості сповільнення пульсара, яка склала 1 × 10⁻¹⁹ секунд на секунду<ref name="radhakrishnan3" />. Після опублікування відкриття Баккер і його команда переглянули свою початкову оцінку швидкості сповільнення і зменшили її до 1 × 10⁻¹⁵ секунд на секунду<ref name="discovery_revision">{{cite journal |author=Backer, D. |author2=Kulkarni, S. |author3=Heiles, C. |date=1982 |title=Millisecond Pulsar in 4C.53 |journal=IAU Circ. |volume=3746 |issue=3 |pages=3 |bibcode=1982IAUC.3746....3B |editor=B. G. Marsden}}</ref>. Однак пізніше виміряні дані показали значення, яке ближче до теоретичної оцінки, і склало 1,05 × 10⁻¹⁹ секунд на секунду. В результаті вік PSR B1937+21 був переглянутий і визначений як <math>2.29\times10^{8}</math> років, що тепер узгоджується з наявними спостереженнями<ref name="Kulkarni 79"/><ref>{{Cite news|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1994ApJ...428..713K/abstract|title=High-Precision Timing of Millisecond Pulsars. III. Long-Term Monitoring of PSRs B1855+09 and B1937+21|last=Kaspi|first=V. M.|last2=Taylor|first2=J. H.|last3=Ryba|first3=M. F.|date=1994-06-01|pages=713|work=The Astrophysical Journal|volume=428|doi=10.1086/174280|issn=0004-637X|access-date=2025-02-18}}</ref>.

=== Відсутність зорі-супутника ===
PSR B1937+21 є унікальним серед мілісекундних пульсарів тим, що вже не має зоряного супутника, який, ймовірно, розкрутив його до такої швидкості обертання. Це робить його одним із небагатьох мілісекундних пульсарів, які не мають [[Подвійні зорі|подвійної зорі]]. Зазвичай мілісекундні пульсари мають супутників, оскільки для досягнення їхніх коротких періодів обертання потрібна взаємодія з ішною зорею. Цей супутник передає пульсару свій момент імпульсу, що призводить до розкручування пульсара. Є кілька можливих механізмів, які можуть пояснити, чому цей пульсар не має супутника зараз. Один з них&nbsp;— це випаровування зорі-супутника, що могло статися в минулому. Інший механізм&nbsp;— руйнування через [[припливні сили]], коли друга зоря була зруйнована через припливні сили, що виникають внаслідок близького проходження до пульсара<ref>{{Cite news|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1994Ap&SS.212...91P/abstract|title=Planets around Pulsars: A Review|last=Phillips|first=J. A.|last2=Thorsett|first2=S. E.|date=1994-02-01|pages=91–106|work=Astrophysics and Space Science|volume=212|doi=10.1007/BF00984513|issn=0004-640X|access-date=2025-02-18}}</ref><ref>{{Cite news|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2000ApJ...545.1015B/abstract|title=X-Rays from the Nearby Solitary Millisecond Pulsar PSR J0030+0451: The Final ROSAT Observations|last=Becker|first=Werner|last2=Trümper|first2=Joachim|last3=Lommen|first3=Andrea N.|last4=Backer|first4=Donald C.|date=2000-12-01|pages=1015–1019|work=The Astrophysical Journal|volume=545|doi=10.1086/317839|issn=0004-637X|access-date=2025-02-18}}</ref>.

=== Імпульси ===
PSR B1937+21&nbsp;— це пульсар, який випромінює два окремі [[Імпульс (механіка)|імпульси]] за один оберт: один з них називається пульсом, а інший&nbsp;— інтерпульсом<ref name="backer_review">{{cite journal |last=Backer |first=Don |author-link=Don Backer |date=1984 |title=Millisecond pulsars |journal=Journal of Astrophysics and Astronomy |volume=5 |issue=3 |pages=187–207 |bibcode=1984JApA....5..187B |doi=10.1007/BF02714539 |s2cid=189911971}}</ref>. Що робить цей пульсар особливим, інколи він викидає імпульси, які набагато яскравіші за звичайні. Гігантські імпульси від PSR B1937+21 були вперше зафіксовані ще в 1984 році, майже одразу після відкриття пульсара. Однак через дуже швидке обертання пульсара було важко спостерігати окремі імпульси, тому дослідження цих імпульсів розпочалися тільки через багато років. Згодом вчені виявили ще більше таких потужних імпульсів, які з'являються як на початку пульсу, так і на його кінці<ref name="giant_pulses">{{cite journal |author=Cognard, I. |author2=Shrauner, J. A. |author3=Taylor, J. H. |author4=Thorsett, S. E. |date=1996 |title=Giant Radio Pulses from a Millisecond Pulsar |journal=Astrophysical Journal Letters |volume=457 |issue=2 |pages=81–84 |bibcode=1996ApJ...457L..81C |doi=10.1086/309894 |doi-access=}}</ref><ref name="backer_rad_props">{{cite journal |last=Backer |first=Don |author-link=Don Backer |date=1995 |title=Millisecond pulsar radiation properties |journal=Journal of Astrophysics and Astronomy |volume=16 |issue=2 |pages=165–171 |bibcode=1995JApA...16..165B |doi=10.1007/BF02714831 |s2cid=96446392}}</ref><ref name="high_brightness3">{{cite journal |author=Soglasnov, V. A. |author2=Popov, M. V. |author3=Bartel, N. |author4=Cannon, W. |author5=Novikov, A. Yu. |author6=Kondratiev, V. I. |author7=Altunin, V. I. |display-authors=4 |date=2004 |title=Giant Pulses from PSR B1937+21 with Widths <=15 Nanoseconds and Tb>=5×1039 K, the Highest Brightness Temperature Observed in the Universe |journal=The Astrophysical Journal |volume=616 |issue=1 |pages=439–451 |arxiv=astro-ph/0408285 |bibcode=2004ApJ...616..439S |doi=10.1086/424908 |s2cid=16206012}}</ref>.

Тривалість цих гігантських імпульсів дуже коротка порівняно з періодом обертання пульсара і триває всього кілька [[Наносекунда|наносекунд]]<ref name="high_brightness3"/>. Сила потоку цих імпульсів змінюється, але інколи вона досягає величезних значень, до 6.5{{e|−22}} [[Ват|Вт]] на <math>m^{-2}</math>[[Герц|Гц]]<sup>−1</sup>, що відповідає 6.5{{e|4}} [[Янський (одиниця вимірювання)|Ян]]<ref name="high_brightness3"/>. Це означає, що температура імпульсів з такою силою потоку та такою короткою тривалістю перевищує 5 <math>\times</math> <math>10^{39}</math> [[Кельвін|К]], що робить імпульси PSR B1937+21 найяскравішими радіоімпульсами, які коли-небудь спостерігалися. PSR B1937+21&nbsp;— це пульсар, який є найбільш потужним серед усіх мілісекундних пульсарів. Окрім радіоімпульсів, також були виявлені імпульси на [[Рентгенівське випромінювання|рентгенівських хвилях]], які також мають таку саму структуру&nbsp;— з пульсом і інтерпульсом. Це вказує на те, що пульсар випромінює енергію в різних діапазонах хвиль, що робить його ще цікавішим для досліджень<ref name="high_brightness3" /><ref>{{cite journal |author=Cordes, J. M. |author2=Chernoff, D. F. |date=1997 |title=Neutron Star Population Dynamics. I. Millisecond Pulsars |journal=Astrophysical Journal |volume=482 |issue=2 |pages=971–992 |arxiv=astro-ph/9706162 |bibcode=1997ApJ...482..971C |doi=10.1086/304179 |s2cid=16877407}}</ref><ref>{{Cite news|url=https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2004A&A...413.1065N/abstract|title=BeppoSAX observation of PSR B1937+21|last=Nicastro|first=L.|last2=Cusumano|first2=G.|last3=Löhmer|first3=O.|last4=Kramer|first4=M.|last5=Kuiper|first5=L.|last6=Hermsen|first6=W.|last7=Mineo|first7=T.|last8=Becker|first8=W.|date=2004-01-01|pages=1065–1072|work=Astronomy and Astrophysics|volume=413|doi=10.1051/0004-6361:20031593|issn=0004-6361|access-date=2025-02-18}}</ref>.

== Примітки ==
{{reflist}}

{{Лисичка (сузір'я)}}

[[Категорія:Пульсари]]
[[Категорія:Лисичка (сузір'я)]]
[[Категорія:Гіпотетичні планетні системи]]