Dzięki komputerowej symulacji „pulsara w pudełku” badacze coraz lepiej rozumieją warunki panujące w otoczeniu obracających się gwiazd neutronowych, zwanych też pulsarami. Model umożliwia obserwację ruchu silnie naładowanych cząsteczek w polu elektromagnetycznym otaczającym wspomniane obiekty, co pomogło ustalić przyczynę tak stałych odstępów między kolejnymi impulsami promieniowania gamma oraz rentgenowskiego.

Pulsarem nazywamy pozostałości jądra gwiazdy, która umierając, zapadała się pod własnym ciężarem i zamieniła się w supernową. Potężne siły grawitacji skupiły pozostałą materię w stosunkowo małą kulę oraz zmieniły kierunek obrotu ciała, wzmacniając tym samym jego pole elektromagnetyczne. W dodatku obracają się one tysiące razy na sekundę, co w połączeniu ze wspomnianym polem elektromagnetycznym tworzy kosmiczne dynamo, którego siła jest w stanie rozpędzać pobliskie cząsteczki do olbrzymich prędkości.

jwC6_oWwbSE

Opierając się na wspomnianej symulacji, badacze doszli do bardzo ciekawych wniosków – elektrony kierują się z ogromną prędkością na zewnątrz pola magnetycznego otaczającego pulsar, natomiast pozytony (cząstki o masie elektronu, ale ładunku dodatnim) tworzą w warstwach bliższych ciału cienką warstwę, przez którą przepływa prąd. Co ciekawe pozytony o większej energii są w stanie emitować promieniowanie gamma podobne do tego, które Kosmiczny Teleskop Fermiego wykrył dla ponad 200 innych pulsarów.

Większość elektronów dzięki zmiennemu polu magnetycznemu w procesie zwanym rekoneksją magnetyczną zyskuje coraz większą energię, a co za tym idzie, zwiększają one swoją prędkość. Jednak część tych cząstek posiadająca pewną energię zaczyna poruszać się chaotycznie, a nawet zaczyna kierować się ku centrum pulsara. Okazuje się, że przyczyna tego zjawiska jest dosyć prosta – rosnąca prędkość elektronów musi w końcu osiągnąć prędkość światła, lecz jakikolwiek obiekt posiadający masę nie może przekroczyć tej granicy.

Odległość od centrum pulsara, na której elektron mógłby osiągnąć prędkość światła, nazywana jest cylindrem świetlnym. Stanowi ona granicę sygnalizującą poważne zmiany w ruchu cząstki, która albo ostatecznie wyrwie się z oddziaływania grawitacyjnego pulsara i ucieknie w przestrzeń, albo zwolni i zacznie poruszać się chaotycznie.

Na chwilę obecną nasza wiedza dotycząca pulsarów jest niewielka. Mimo znacznego ułatwienie, jakim jest stworzenie cyfrowej symulacji, pytań nadal jest więcej niż odpowiedzi. Być może planowana rozbudowa symulacji rzuci więcej światła na kolejne niewyjaśnione dotąd zjawiska.

Source :

NASA

Autor

Jan Nowosielski
Jan Nowosielski