1 / 29

ПУЛЬСАРЫ НА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ОРБИТАХ

ПУЛЬСАРЫ НА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ОРБИТАХ. Д.Г. Яковлев. Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе , С.-Петербург. Введение Тайминг пульсаров Двойные нейтронные звезды Радиопульсары и белые карлики Заключение. Интеллект, Лисий Нос, 3 июля 2013 г. Галактика, звезды и Солнце.

ariel-singleton
Télécharger la présentation

ПУЛЬСАРЫ НА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ОРБИТАХ

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. ПУЛЬСАРЫ НА РЕЛЯТИВИСТСКИХ ОРБИТАХ Д.Г. Яковлев Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе, С.-Петербург • Введение • Тайминг пульсаров • Двойные нейтронные звезды • Радиопульсары и белые карлики • Заключение Интеллект, Лисий Нос, 3 июля 2013 г.

  2. Галактика, звезды и Солнце Галактика: более 1011 звезд Светимость: L~1046эрг/с 1 Вт =107 эрг/с Солнце:M=2x1033г, R=700 тыс. км, L=3.83x1033эрг/с, средняя плотность вещества = 1.4 г/см3, температура поверхности ~6 тыс. К, температура внутри 15.7 млн. К. Состоит из сравнительно разреженной плазмы, давление P=nkT~1017дин/см2. Живет за счет термоядерного горения в центральных слоях.

  3. i=isolated b=binary СХЕМА! M<8 MSUN тихий сброс оболочки, образование белого карлика (WD) WD i, b WD SN Ia b M=(8—25) MSUN взрыв сверхновой (SN II) образование нейтронной звезды Нормальная звезда Звезда-гигант NS i, b NS b BH BH M>25 MSUN коллапс в черную дыру (BH) WD, NS, BH = звездное кладбище

  4. Общее строение нейтронной звезды Основная загадка: Состав ядра звезды и давление плотного вещества = Проблема уравнения состояния (EOS)

  5. Зачем точно измерять массы нейтронных звезд? • Масса – важнейший параметр звезды • Чтобы найти критическую массу, разделяющую нейтронные • звезды и черные дыры • Чтобы определить уравнение состояния сверхплотного • вещества в ядрах нейтронных звезд • Самое интересное – найти как можно более массивную • нейтронную звезду

  6. Кеплер и Эйнштейн Albert Einstein 1879—1955 СТО: 1905 ОТО: 1916 Johannes Kepler 1571—1630 Законы Кеплера: 1609

  7. Кеплеровские орбиты Интегралы движения: Орбитальный период: Нужно еще параметров: Измерение лучевых скоростей компаньона 1: 2 Измерение лучевых скоростей компаньона 2: 1

  8. ИЗЛУЧЕНИЕ РАДИОПУЛЬСАРОВ Открытие: 1967 Antony Hewish NP 1974 Joselyn Bell • Радиопульсары (радиомаяки): • Открыто около 2000 в нашей Галактике • Очень точный тайминг – изменение периода со временем, P(t) • – можно измерить – точные часы

  9. Релятивистские объекты: радиопульсар – компактный компаньон Достоинства: (1) Очень точный тайминг P(t) (2) Точечные массы (3) Эффекты ОТО Эволюция параметров орбиты: Peters & Mathews (1963), Peters (1963) Энергия и орбитальный момент:

  10. Тайминг пульсаров:P(t) Этап 1:Измерение кеплеровских параметров : нужно еще два уравнения Этап 2:Измерение релятивистских параметров (a) Вековой дрейф периастра: (b) Поперечный эффект Доплера +грав. красное смещение в поле М2: . (c) Гравитационное запаздывание: (d) Уменьшение орбитального периода: Можно получить до пяти новых уравнений !

  11. Эволюция релятивистской орбиты Требования: (1) Короткие орбитальные периоды (компактные системы) (2) Эксцентричные орбиты (3) Наблюдения с ребра

  12. Russel Hulse and Joseph Taylor The Arecibo 305-m radio telescope (NAIC-Arecibo Observatory, NSF) Puerto Rico

  13. Пульсар Халса--Тейлора (PSR B1913+16) Открытие: 2 июня 1974 (ApJ Lett, January 15, 1975) Наблюдения: 5083 раз с 1981 по 2001 Нобелевская премия: 1993 Орбита: Релятивистские эффекты (Weisberg & Taylor, 2003) : (a) Примерно 125оза 30 лет (Меркурий: 43’’in 100 лет) (b) Наблюдения: (c) Теоретическое предсказание: (Weisberg & Taylor, 2003)

  14. Последние 10 лет пульсара Халса-Тейлора M31 10 лет до смерти: 1 ms до смерти :

  15. Геодезическая прецессия пульсара Халса-Тейлора Barker & O’Connell (1975):

  16. Идеальный пульсар Волщана (PSR B1534+12) Открытие: Wolszczan (1991) Измерены все пять релятивистских параметра: Массы нейтронных звезд (Stairs et al. 2003):

  17. J0737-3039 A и B: система из двух радиопульсаров Burgay et al. (2003)Наблюдения: Пульсар А 4.5 мин в августе 2001 + систематически с мая 2003 г. (5 мес.) Lyne et al. (2004) Пульсар B Систематические наблюдения с мая 2003 г. (7 мес.) Следствия: Пятая система с коротким временем жизни Радиозатмения

  18. ВЫВОДЫ: МАССЫ НЕЙТРОННЫХ ЗВЕЗД В СИСТЕМАХ РАДИОПУЛЬСАР—НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА (1) Массы 10 нейтронных звзед в 5 системахизмерены очень точно (2) Пульсар Халса-Тейлора остается самой массивной нейтронной звездой такого типа (3) Полная масса M=M1+M2во всех системах примерно одинакова; M1и M2 почти равны (4) Трудно ожидать, что в этих системах есть массивные нейтронные звезды

  19. РАДИОПУЛЬСАРЫ И БЕЛЫЕ КАРЛИКИ • Преимущества: • Компактность – кеплеровская задача • Часто – миллисекундные пульсары, раскрученные аккрецией: • пульсары могут быть массивными, • короткие периоды – хороший тайминг, • слабое магнитное поле – нет пульсарного шума и глитчей

  20. Идеальная система радиопульсар—белый карлик (PSR J1141—6545) Открытие: Kaspi et al. (2000) Измерено три релятивистских параметра: Массы звезд (Bailes et al. 2003):

  21. Идеальная система радиопульсар—белый карлик (PSR J1909—3744) Открытие: Jacoby et al. (2003) Измерено два релятивистских параметра:s, r Массы звезд (Jacoby et al. 2005):

  22. Радиопульсар—белый карлик (PSR J1911—5958A) Открытие: D’Amico et al. (2001) Релятивистские параметры не измерены вовсе Bassa et al. (2006), Cocozza et al. (2006) – лучевые скорости и масса белого карлика определены оптическими наблюдениями

  23. САМАЯ МАССИВНАЯ НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА PSR J1614-2230+ WD 28 0ct. 2010, Nature 467, 1081 Открытие: 2002 (Hessels et al. 2005) Измерен: эффект Шапиро,s, r Самая массивная нейтронная звезда с точноизмеренной массой

  24. САМАЯ МАССИВНАЯ НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА PSR J1614-2230+ WD Time residual, microseconds 1.0 0 0.5 Orbital phase Demorest et al. (2010)

  25. ВТОРАЯ САМАЯ МАССИВНАЯ НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА PSR J0348+0432+ WD Science, 26 April 2013, Vol. 340, Issue 6131 Радионаблюдения: Green Bank (USA) 2007 Публикация: Lynch et al. (2013) Пульсар: умеренно раскрученный аккрецией Белый карлик: маломассивный с гелиевым ядром Возраст системы: около 3 млрд. лет Измерены: лучевые скорости пульсара и белого карлика и масса белого карлика (спектроскопически)

  26. ВТОРАЯ САМАЯ МАССИВНАЯ НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА PSR J0348+0432+ WD Измерены без эффектов ОТО Проверка: теория наблюдения Время до слияния: 400 млн. лет Идеальная система для проверки общей теории относительности

  27. Диаграмма масса-радиус для разных моделей нейтронных звезд General Relativity Causality PSR J1614-2230 PSR J0348+0432 HT pulsar • Наблюдения: • Позволили отбросить мягкие и умеренные уравнения состояния • Благоприятсвуют нуклонным уравнения состояния

  28. ВЫВОДЫ • Пульсары в тесных парах с компактными компаньонами – • уникальные лаборатории по проверке фундаментальных • физических теорий и измерению масс звезд, а также • параметров орбит • Высокая точность измерений достигается благодаря эффектам • общей теории относительности • Проверена общая теория относительности и открыто • гравитационное излучение • Точно измерены массы некоторых нейтронных звезд • Открыты тесные («короткоживущие») двойные системы • Создаются гравитационные обсерватории нового поколения • Главные открытия – впереди!

More Related