обсерватории в Англии. Этот загадочный объект посылал периодические радиосигналы с очень
стабильным периодом 1.337с. Если отбросить первую пришедшую на ум мысль об искусственном
происхождении этих сигналов, то самое разумное предположить, что в естественных условиях
причиной таких стабильных пульсаций может быть только вращение тела.
Вращение небесных тел вокруг своей оси - обычное явление в природе, но вращение со скоростью
нескольких (а некоторые пульсары делают сотни) оборотов в секунду, которая задает период
пульсаций, - это совсем необычно. Что же это за объект? Еще в 1932 году Л.Д.Ландау выскаэал
гипотезу о существовании небесных тел, полностью состоящих из нейтронов - т.наз. нейтронных
звезд (гипотеза 1). После обнаружения пульсаров представился удобный случай посчитать, что
пульсары - это и есть нейтонные звезды (гипотеза 2).
Вопрос о присхождении пульсаров решился путем наблюдений за эволюцией умирающих звезд -
вспыхнувшие сверхновые сбрасывают свою газовую оболочку в результате колоссального азрыва,
и от них осается только маленькое сверхплотное ядро радиусом 10...15км.(гипотеза 3).
Такой механизм вполне объясняет огромную скорость вращения этого ядра - резкое уменьшение
радиуса тела при практически неизменной величине кинетического момента, которым обладала
исходная звезда (а она вращалась с некоторой угловой скоростью до взрыва) приводит к его
раскручиванию.
Такое рождение пульсара может объяснить и его большую пространственную скорость (десятки
и сотни километров в секунду), хотя к точному механизму приобретения такой большой скорости
ученые пока не пришли. Следует подчеркнуть, что эти два свойства пульсаров - высокая скорость
вращения и большая пространственная скорость - наблюдаемые факты. Что касается остальных
свойств пульсаров - это только предположения. В частности, наличие у пульсаров сверхмощного
магнитного поля (гипотеза 4) - это только гипотеза, хотя и имеющая объяснение в происхождении
этого небесного тела - магнитное поле взорвавшейся звезды порождает сильное магнитное поле
оставшегося ядра.
Однако, самой главной загадкой пульсаров является механизм образования джетов. Этому вопросу
посвящены сотни научных работ, но до сих пор он остается открытым. Считается бесспорным, что
из пульсара исходит две энергетические струи в двух противоположных направлениях.Эти
остронаправленные струи - джеты - обладают большой энергией и сохраняют свою структуру на
больших расстояниях от источника. Исходят джеты из полюсов магнитного поля пульсара
(гипотеза 5), ось которого (поля) в общем случае не совпадает с осью вращения пульсара
(гипотеза 6). Циклические движения джетов в пространстве, вызванные вращением пульсара,
и создают эффект пульсаций принимаемого сигнала.
В научной литературе общепринято, что магнитное поле пульсара преобразует его энергию вращения
в энергию джетов (гипотеза 7), хотя механизм такого преобразования не имеет убедительного
объяснения. Если у пульсара есть спутник в виде небольшой звезды, то имеет место явление
аккреции (гипотеза
. В этом случае пульсар "вытягивает" вещество своего спутника, которое,разгоняясь, выбрасывается магнитным полем в виде джетов (гипотеза 9).
Веществу пульсара приписывается чудовищная плотность (гипотеза 10), где нуклоны плотно сжаты
между собой. Известно, что частота принимаемых пульсаций сигнала постепенно уменьшается.
Отюда следует, что уменьшается частота вращения источника, отчего уменьшается его энергия
вращения. Считается, что уменьшение энергии вращения питает джеты. Но если приравнять энергию
джетов уменьшению энергии вращения пульсара, то масса его должна быть огромна, учитывая его
малые размеры. Таким образом, гипотеза 7 следует из гипотезы 10.
Наблюдения пульсаров привели к новым открытиям. Оказалось, что некоторые пульсары неожиданно
увеличивают частоту вращения, а через некоторое время она приходит в норму. Это т.наз.
глитчи. Чтобы объяснить это явление, пришлось усложнить устройство пульсара. До этого
считалось,что пульсар - это однородный вращающийся шар. Но такое его устройство не могло
объяснить глитчи. Тогда приняли, что пульсар состоит из твердой оболочки и жидкой сверхтекучей
внутренности, разбитой на множество вихрей, оси которых параллельны оси вращения пульсара.
(гипотеза 11). В какие-то моменты эти вихри начинают воздействовать на оболочку, увеличивая
ее угловую скорость (гипотеза 12), а затем это воздействие прекращается, и скорость вращения
приходит в норму.
Следующая неожиданность - обнаружены пульсары, которые случайно прерывают свои сигналы на
один или несколько импульсов, или замолкают на несколько дней. Такие перерывы называют
нуллингами. Более того, некоторые пульсары выдают один или несколько импульсов, и замолкают
на долгое время, а затем снова появляются. При этом число импульсов и продолжительность
молчания абсолютно случайны. В научной литературе нуллинги объясняются либо геометрическими
факторами (изменение в движении джетов) (гипотеза 13), либо перерывами в излучении джетов
вследствие случайных изменений в механизме испускания (гипотеза 14).
Как видим, вся современная теория пульсаров построена на гипотезах. Из этого следует, что
приняв вместо одной какой-либо гипотезы другую, мы придем к совершенно другим выводам.
А если этих гипотез последовательно несколько и каждая из них разветвляет пути дальнейших
представлений, то в конечном итоге может получиться несколько равноценных теорий. Однако на
всем протяжении развития теории пульсаров ученые следовали только одной линии гипотез,
отбрасывая остальные. Можно себе представить, какова вероятность соответствия современной
теории пульсаров истине.
Уже написаны тысячи научных работ по пульсарам, и большинство из них основаны на таком
зыбком фундаменте. По мере открытия новых свойств пульсаров исследователи вынуждены
менять представление о его устройстве, что говорит о несовершенстве принятых основ.
У автора есть свой взгляд на природу пульсаров. Во-первых, пульсар - не нейтронная звезда,
а однородный шар, состоящий, видимо, из железа 56Fe вполне реальной плотности. Во-вторых,
в энергию джетов переходит не энергия вращения, а масса пульсара, которая со временем
уменьшается.
В основу этой модели положена гипотеза (куда же без них), что вещество может стабильно
существовать только в состоянии движения относительно окружающей среды (см.подробно в [1]).
Если скорость частицы меньше некоторой критической, то она распадается с образованием
электромагнитного излучения.
Кратко опишем механизм образования джетов, исходя из данной гипотезы. Из теоретической
механики известно, что если тело вращается вокруг своей оси, а так же движется поступательно
перпендикулярно оси вращения, то скорости точек тела от вращения и поступательного
перемещения геометрически складываются. При определенном соотношении угловой скорости и
скорости поступательного перемещения в теле появляются точки, абсолютная скорость которых
равна нулю. Точки эти расположены на прямой, параллельной оси вращения тела. Эта прямая
называется мгновенной осью вращения. Абсолютные скорости точек вокруг этой оси
пропорциональны расстоянию до мгновенной оси. Следовательно, вокруг мгновенной
оси вращения можно выделить цилиндр (цилиндр малых скоростей), попадая в который частицы
тела имеют скорость, заведомо меньшую критической, и происходит их распад.
Ось цилиндра малых скоростей отстоит от оси вращения тела на расстоянии e=ω/v, где ω -
угловая скорость тела, v - скорость поступательного перемещения, и обе они лежат в
плоскости, перпендикулярной вектору поступательной скорости. Если расстояние e меньше
радиуса тела, то все частицы, попадающие в цилиндр малых скоростей, распадаются, с
образованием электромагнитного излучения.
Представим, что цилиндр малых скоростей - это труба, в которой электромагнитное излучение
огромной мощности исходит из обоих концов этой трубы в виде остронаправленных струй
в обе стороны от пульсара в виде джетов. Если ось вращения пульсара имеет постоянное
направление, то направление джетов не меняется. Это не соответствует представлению, что
джеты периодически описывают конуса в пространстве. Чтобы устранить это противоречие,
можно допустить, что ось пульсара прецессирует, а с ней прецессируют и джеты.
Изложенный механизм просто объясняет такие явления, как глитчи и нуллинги (см. работы
[2,3]), и , будем надеяться, объяснит и другие, еще не открытые явления. Изложенную
теорию подтверждает тот факт, что у пульсаров, у которых определены поступательные
скорости (607 пульсаров - см. ATNF Pulsar Catalogue [4]), расстояние e от оси вращения
пульсара до оси цилиндра малых скоростей меньше 10 км. в 73.5% случаев, а пульсаров с
e<50 км. 91.4%.
Ссылки:
[1] книга Николай Камардин "Давайте сделаем открытие" presdrop.ru
[2] Nikolay Kamardin Non-magnetic Pulsar Emission Mechanism
arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2102/2102.12417.pdf
[3] Nikolay Kamardin Pulsar Glitch vs Pulsar Nulling vixra.org/pdf/2206.0079v1.pdf
[4] atnf.csiro.au/research/pulsar/psrcat v1.70
