FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь 2019
176 городов
September – November 2019
312 cities
11-13 октября 2019
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Великое объединение для нейтронных звезд

В современной физике высоких энергий есть такое важное и красивое понятие, как "Великое объединение". Это та самая "теория всего" или "единая теория", которую также называют "мечтою Эйнштейна". Сейчас мы знаем четыре фундаментальных взаимодействия: гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое ядерные. Им соответствуют свои константы взаимодействия. Идея состоит в едином описании всех четырёх.

Первым шагом в объединении физических взаимодействий было создание теории электромагнетизма (ведь когда-то электрическое и магнитное взаимодействия почитали за два принципиально разных феномена). Вторым − создание электрослабой теории, объединившей электромагнетизм и слабое взаимодействие.

Полное экспериментальное подтверждение этой модели было получено более 25 лет назад. Третий шаг − Большое объединение, которое добавит в единое описание сильное ядерное взаимодействие. Наконец, Великое − объединит всё. Аналогичное стремление к единому описанию на первый взгляд разных объектов или явлений присутствует и в других областях науки. У нас речь пойдет о нейтронных звездах.

По всей видимости, нейтронные звезды − это самые интересные астрофизические объекты. Сверхсильные магнитные поля, сверхвысокая плотность в недрах, сверхсильная гравитация на поверхности, гигантские сверхтекучие вихри, сверхбыстрое вращение... Не удивительно, что набор этих "сверх" и "супер" приводит к существованию разнообразных типов источников.

Сейчас мы знаем самые разные виды молодых нейтронных звезд. Кроме обычных радиопульсаров, это, во-первых, магнитары. Они излучают энергию, запасённую в их магнитном поле. Это может происходить бурно − в виде вспышек. Или спокойно, когда электрические токи (которые и создают магнитное поле) тихонько затухают в коре нейтронной звезды, нагревая её. Если источник открыт по вспышечной активности, то его называют источником мягких повторяющихся гамма-всплесков (МПГ). Если же в начале открывается слишком горячая нейтронная звезда, от которой видно строго переменное рентгеновское излучение, то источник получает наименование аномальный рентгеновский пульсар (АРП). При этом, как правило, у МПГ в конце концов открывают пульсирующее рентгеновское излучение, а у АРП - вспышки. Все магнитары не только излучают энергию магнитного поля, но и сами эти поля у них в сотни раз больше, чем у радиопульсаров.

Во-вторых, есть антимагнитары. Это молодые одиночные компактные объекты со слабыми магнитными полями (в сотни раз меньше, чем у радиопульсаров). Их открывают в центрах остатков сверхновых. Они светят за счет остаточного тепла − ведь нейтронные звезды рождаются во взрыве сверхновых, будучи очень горячими, а потом десятки или даже сотни тысяч лет могут быть видны как рентгеновские источники.

Третья важная группа − это молодые близкие остывающие нейтронные звезды. Сейчас их известно семь штук, и называют их "Великолепная семёрка" (хотя уже появились и несколько более далекие новые кандидаты в этот тип объектов). Эти нейтронные звезды не вспыхивают, как магнитары, и от них не видно радиоимпульсов. Магнитные поля у них слабее, чем у магнитаров, но сильнее, чем у обычных радиопульсаров.

Наконец, есть группы или единичные примеры объектов, свойства которых пока как следует не выяснены. В первую очередь это так называемые вращающиеся радиотранзиенты (rotating radio transients - RRATs). Они испускают короткие (миллисекунды) очень мощные радиоимпульсы. Но с точки зрения магнитных полей и периодов могут быть похожими и на радиопульсары, и на объекты Великолепной семёрки.

Совершенно непонятно, почему нейтронные звезды в свои молодые годы (первые сотни тысяч лет своей жизни) могут проявлять такое разнообразие активности. Хочется провести Великое объединение для всех них, объяснив в рамках единой модели все типы этих объектов. Сделать это непросто, и люди идут тремя путями. Во-первых, накапливают наблюдательные данные, ищут новые типы источников, или новые типы проявлений у уже известных. Во-вторых, строят детальные теоретические модели для разных видов активности. В-третьих, строят компьютерные модели эволюции больших популяций.

На первом пути сделано несколько важных открытий. Было обнаружено, как один радиопульсар с большим магнитным полем вдруг стал магнитаром. Были открыты пульсарные радиоимпульсы от магнитаров. Было обнаружено тепловое (как у Великолепной семерки) излучение одного из RRATs, а у других, напротив, были обнаружены обычное для радиопульсаров поведение.

Теоретики совершенствуют магнитарную модель, объясняя с её помощью всё больше и больше наблюдаемых явлений. Кроме этого, развиваются модели эволюции магнитного поля нейтронных звезд.

Магнитные поля должны уменьшаться, так как токи, их поддерживающие, со временем затухают (ведь нейтронная звезда не подключена к розетке, и батарейки у неё нет). Взяв конкретный сценарий изменения поля, со временем можно дополнить его другими эволюционными законами и построить компьютерную модель популяции нейтронных звезд. Именно создание хорошей численной симуляции, основанной на детальных теоретических расчетах и удовлетворяющей всем данным наблюдений, будет означать, что мы всё правильно поняли и смогли построить модель Великого объединения для самых интересных суперобъектов.

Пока нам удалось построить простую модель, в которую вписалось всё, кроме антимагнитаров. То есть, это скорее не Великое, а Большое объединение. В нашем сценарии сильные поля затухают быстро, то есть магнитары могут быть только очень молодыми. Некоторые из них могут превратиться в объекты типа Великолепной семёрки. Вблизи Солнца активных магнитаров нет потому, что они быстро теряют свои поля.

Разумеется, модель ещё нуждается в подтверждении и дополнениях. Тем не менее, приятно, что все, кроме одного, основные классы нейтронных звезд "возникли" из единого распределения по параметрам. По-прежнему непонятно, как возникает это распределение (его вид, пусть и естественный, пока приходится просто задавать). Здесь необходимо хорошо понимать эволюцию звезд разных типов до взрыва сверхновой, а также сами взрывы разных типов, а это совсем непросто. Так что, многое сделано, но многое ещё предстоит.

Автор - Сергей Попов (ГАИШ МГУ).

Статья впервые опубликована в журнале "Компьютерра",

http://www.computerra.ru/science/530385/

Комментарии

Спасибо за статью! А можно я ее размещу на своем ресурсе?

Vincenta

Мечта Эйнштейна, звучит просто замечательно. Вдохновляет!

Нафиса Хисамова

В работе о «Физике природы причинно-следственных свойств пространственного физического времени» физикой показано как всё сделано -вся природа (материя) - пространство, время, энергия, гравитация, масса, вещество, ТМ, ТЭ, ЧД, субатомные частицы, фотоны, электрон и заряды, магнитные и электрические поля, показаны причины их свойств, как связаны и создаются все виды взаимодействий. Показано что время является причиной, источником всех сил и энергий, двигателем всех природных процессов. Работу см. http://otvp.org/

vslav

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Ученые МГУ: чтобы остановить кровотечение, тромбоцит должен «умереть»

Раскрыт секрет магического фрукта

В Западной Африке существует растение, которое люди называют не иначе как магическим фруктом. Человек, съевший несколько плодов, перестаёт ощущать кислый вкус, и, например, лимоны для него становятся сладкими.

Удивительные способности дельфинов

Дельфин - прекрасное создание природы. Это теплокровное млекопитающее в душе любого человека способно вызвать бурю эмоций, а встреча с дельфином, несомненно, произведет огромное впечатление. Дельфины являются одними из удивительнейших существ на нашей планете.

Открытие российских ученых повысит быстродействие компьютеров

Биологи изучили долговременное воздействие теплового стресса