Pulsar

Oʻlik yulduz qanday qilib koinot mayogʻiga aylanadi

Qadamma-qadam

Shahar kattaligidagi yulduz

Sakkiz Quyoshdan ogʻir yulduz soʻnganda, uning yadrosi neytron yulduzga siqiladi: Quyosh massasining qariyb 1,4 baravari diametri 22 km chamasidagi sharga jamlanadi.

Katta yulduz oʻz yadrosida yengil atomlarni ogʻirroq atomlarga qoʻshib porlaydi. Yadro temirga aylangach, bu olov oʻchadi, chunki temirni qoʻshish energiya bermaydi. Uni tutib turadigan hech narsa qolmagach, taxminan Yer kattaligidagi yadro bir soniyadan kamroq vaqtda oʻz-oʻziga qulaydi.

Siqilish shunchalik kuchliki, elektronlar protonlarga botib kirib, ularni neytronlarga aylantiradi. Qulash faqat neytronlar atom yadrosidagidek zich joylashgandagina toʻxtaydi. Yulduzning qolgan qismi oʻta yangi yulduz portlashida koinotga uloqtiriladi va neytron yulduz qoladi.

Qora tuynuklardan boshqa undan zichroq narsa maʼlum emas: neytron yulduzdan bir boʻlak qand Yerdagi barcha odamlarning jami ogʻirligicha tortardi. Uning tortishish kuchi yorugʻlikni egadi. Atrofidagi choʻzilgan yulduzlar halqasi uning tortishi egib yuborgan yulduz nuridir va sirtining taxminan beshdan toʻrt qismi bir vaqtda koʻrinadi.

Aylanayotgan magnit

Siqilish uni tez aylantirib yubordi va magnit maydonini Yernikidan trillionlab marta kuchaytirdi. Uning magnit qutblari aylanish oʻqiga nisbatan ogʻgan.

Qoʻllarini tanasiga yigʻib, tezroq aylanadigan konkichini tasavvur qiling. Soʻnayotgan yulduz yadrosi sekin aylanardi, ammo Yer kattaligidan shahar kattaligigacha kichraygach, yuz minglab marta tezroq aylana boshladi. Yangi tugʻilgan neytron yulduzlar soniyasiga koʻp marta aylanishi mumkin.

Siqilish yulduzning magnit maydonini ham ancha kichik joyga toʻpladi va uni nihoyatda kuchaytirdi. Magnitar deb ataladigan baʼzi neytron yulduzlar bundan ham ming marta kuchliroq: ular maʼlum boʻlgan eng kuchli magnitlardir.

Yerdagi kabi, magnit qutblar aylanish oʻqi chiqadigan joyda emas. Oq uzuq chiziq yulduz aylanadigan oʻq, binafsharangi esa unga nisbatan ogʻgan magnit oʻqidir. Aynan shu ogʻish yulduzni mayoqqa aylantiradi.

Ikki nur

Magnit qutblari ustida sirtdan uzilib chiqqan zarralar maydon boʻylab otilib chiqadi va ikki tor radiotoʻlqin nurini taratadi. Radiotoʻlqinlar koʻrinmaydi, shuning uchun bu yerda yashil rangda chizilgan.

Aylanayotgan magnit elektr hosil qiladi: elektr stansiyalaridagi generatorlar shunday ishlaydi. Neytron yulduz ulkan generatordir. Uning aylanishi trillionlab voltli kuchlanish hosil qiladi, bu sirtidan elektronlar va boshqa zaryadli zarralarni sugʻurib olishga yetadi.

Zaryadli zarralar faqat magnit maydon chiziqlari boʻylab harakatlana oladi, xuddi simdagi munchoqlar kabi. Har bir magnit qutb ustida chiziqlar koinotga chiqib ketadi va u yerda zarralar deyarli yorugʻlik tezligida tashqariga otiladi. Yoʻlda ular tor konus ichida radiotoʻlqinlar chiqaradi: bu nurdir. Buni aynan qanday qilishlari olimlar hali ham yechishga urinayotgan jumboq.

Nurlarning energiyasi yulduzning aylanishidan keladi, shuning uchun har bir pulsar millionlab yillar davomida asta-sekin sekinlashadi. Baʼzilari, masalan Qisqichbaqa va Vela pulsarlari, koʻrinadigan yorugʻlikda, rentgen va gamma nurlarida ham chaqnaydi.

Koinot mayogʻi

Yulduz aylangan sari uning nurlari mayoq nuri kabi osmonni supurib oʻtadi. Ulardan biri Yer ustidan har oʻtganda radioteleskoplar bitta impulsni tutadi.

Nurlar magnit qutblarga bogʻlangan, qutblar esa ogʻgan, shuning uchun yulduz aylanganda har bir nur osmonda aylana chizadi. Yulduz yonib-oʻchmaydi: mayoq chirogʻi kabi doim porlaydi va biz faqat nur bizga qaragan paytdagina chaqnashni koʻramiz.

Oltinrang oʻq Yer tomonni koʻrsatadi. Matn ustidagi yashil chiziq Yerdagi radioteleskop yozib oladigan radiosignaldir: nurlar boshqa tomonga qaraganda tekis, ulardan biri ustimizdan oʻtgan har safar esa choʻqqi.

Koʻpchilik pulsarlarning nurlari Yerni hech qachon kesib oʻtmaydi, shuning uchun ularni umuman koʻra olmaymiz. Shunga qaramay, 4 000 dan ortiq pulsar topilgan, deyarli hammasi oʻz galaktikamizda.

Haqiqiy tezligi

Sekinlashtirilganda har bir aylanishni kuzatish mumkin. Vela pulsari aslida soniyasiga 11 marta, maʼlum eng tez pulsar esa 716 marta aylanadi. Koʻrish va eshitish uchun pulsarni tanlang.

Hozirgacha aylanish siz kuzata olishingiz uchun sekinlashtirilgan edi. Yuqoridagi tugma sekinlashtirilgan va haqiqiy tezlik oʻrtasida almashtiradi, yonidagi roʻyxatda esa toʻrtta haqiqiy pulsar bor: har 1,34 soniyada bir aylanadigan birinchi topilganidan tortib maʼlum boʻlgan eng tezigacha.

Eng tezi, PSR J1748−2446ad, soniyasiga 716 marta aylanadi: uning ekvatori yorugʻlik tezligining taxminan beshdan biri bilan aylanadi. Bunchalik tez pulsarlar qayta tezlashtirilgan keksa pulsarlardir. Hamroh yulduz ularning ustiga gaz quyib, ularni tobora tezroq aylantirgan, xuddi karuselni itarayotgan qoʻl kabi.

Ovoz yoqilganda farqni eshitasiz. Sekin pulsarlar nogʻora kabi uradi, tezlari gʻuvillaydi, soniyasiga yuzlab impulsda esa zarblar qoʻshilib, musiqiy notaga aylanadi.

Yorugʻlik silindri

Magnit maydon yulduzga bogʻlangan va u bilan birga aylanadi, xuddi gʻildirak kegaylari kabi. Kegay boʻylab qanchalik uzoqda boʻlsa, shunchalik tez harakatlanadi, xuddi karusel chekkasi oʻrtasidan tezroq yurgani kabi.

Uning ichida maydon chiziqlari yulduzga qaytadi va ulardagi zarralar u bilan birga aylanadi. Undan nariga yetadigan chiziqlar yopila olmaydi: ular ochilib, spiral boʻlib uzoqlashadi va deyarli yorugʻlik tezligida zarralar shamolini olib ketadi. Qisqichbaqa pulsari atrofida bu shamol kengligi taxminan 11 yorugʻlik yili boʻlgan butun Qisqichbaqa tumanligini yoritadi.

Osmondagi soatlar

Jocelyn Bell Burnell birinchi pulsarni 1967-yilda kashf etgan. Pulsarlar vaqtni shunchalik bir maromda oʻlchaydiki, Pioneer va Voyager zondlaridagi 14 ta pulsar xaritasi Quyoshimiz qayerdaligini koʻrsatadi.

1967-yilda Kembrijdagi talaba Jocelyn Bell Burnell oʻzi qurishga yordam bergan radioteleskopning qogʻoz yozuvlarida ozgina “chizgʻilama”ni payqadi: 1,34 soniya oraliqdagi, soat kabi muntazam impulslar. Jamoa manbani yarim hazil bilan “little green men” (kichik yashil odamchalar) soʻzlaridan LGM-1 deb atadi, toki boshqalari topilib, ular aylanayotgan neytron yulduzlar ekani maʼlum boʻlguncha.

Kashfiyot uchun 1974-yilgi Nobel mukofoti uning ilmiy rahbari Antony Hewishga berildi, unga emas. 2018-yilda u 3 million dollarlik Breakthrough mukofotini qoʻlga kiritdi va hammasini fizikada kam vakillikka ega guruhlardan boʻlgan talabalarga yordam uchun hadya qildi.

Eng tez pulsarlar vaqtni deyarli atom soatlaridek aniq oʻlchaydi. Bitta pulsar vaqtini oʻlchash 1992-yilda boshqa yulduz atrofida topilgan ilk sayyoralarni ochib berdi. 68 ta pulsar vaqtini 15 yil davomida oʻlchagan astronomlar esa 2023-yilda galaktikamiz boʻylab oʻtayotgan gravitatsion toʻlqinlar, fazoning oʻzidagi toʻlqinlanishlar belgilarini topdi.

Pioneer lavhalari va Voyager plastinkalaridagi xarita Quyoshdan qaralganda 14 ta pulsarning yoʻnalishi, masofasi va ritmini koʻrsatadi. Pulsarlar bir tekis sekinlashadi, shuning uchun uni topgan kishi zondlar qayerdan kelganini emas, balki taxminan qachon yoʻlga chiqqanini ham aniqlay oladi.