"Bir kutudaki pulsar" nötron yıldızlarının etrafındaki muhteşem manzaraları ortaya çıkarıyor
Uluslararası bir bilim adamları ekibi, dönen nötron yıldızlarının (pulsarlar olarak da bilinir) karmaşık yüksek enerjili ortamını daha ayrıntılı bir şekilde anlamak için bilgisayar simülasyonlu bir "kutu içinde pulsar" üzerinde çalışıyor. Model, nötron yıldızlarının yakınındaki manyetik ve elektrik alanlarındaki yüklü parçacıkların yollarını izleyerek, pulsarların ultra hassas zamanlamada nasıl gama ışınları ve radyo darbeleri yaydığını ortaya çıkarıyor. NASAnın Maryland Yeşil Kuşak ve Milano Üniversitesi'ndeki Goddard Uzay Uçuş Merkezi'nde astrofizikçi olan Gabriel Ele Brambilla şunları söyledi: Pulsarların 1967'de keşfedilmesinden bu yana çok çalışıyoruz. Bunu nasıl yaptıklarını anlamak için hala çok çalışıyor. Günümüzde mevcut olan bilgi işlem gücüyle bile, pulsarların aşırı ortamlarında parçacık fiziğini izlemek önemli bir zorluk olmaya devam ediyor.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme: Bir pulsar, devasa bir yıldızın kırık çekirdeğidir, yakıtı bitmiş, kendi ağırlığı altında çökmüş ve bir süpernova şeklinde patlamıştır. Yerçekimi, güneşin kütlesinden daha büyük bir nesneyi New York City'deki Manhattan Adası'ndan daha geniş olmayan bir topa dönüştürürken, dönüşünü hızlandırır ve manyetik alanı güçlendirir. Pulsarlar saniyede binlerce kez dönebilir ve bilinen en güçlü manyetik alanı üretebilir. Bu özellikler aynı zamanda pulsarların yüzeyden parçacıkları kopararak uzaya hızlandırabilen süper güçlü elektrik alanlarıyla güçlü güç üretmesini sağlar. NASAnın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu 216 pulsardan gama ışınları tespit etti. Gözlemler, yüksek enerji emisyonlarının nötron yıldızlarından radyo sinyallerinden daha uzakta olduğunu göstermiştir. Ancak bu sinyallerin tam olarak nerede ve nasıl üretildiği hala bilinmemektedir.
Bu makaledeki tüm resimler, analog videoların bazı ekran görüntüleri, resim: NASAnın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Çeşitli fiziksel süreçler, pulsarların etrafındaki çoğu parçacığın ya elektron ya da antimadde - pozitron olmasını sağlar. Bir pulsarın manyetik kutuplarında, yüzeyden çekilen elektronlar, Dünya üzerindeki en güçlü parçacık hızlandırıcıyla karşılaştırılabilir enerjiye sahip olabilir. 2009'da Fermi, Yengeç Bulutsusu pulsarından güçlü gama ışını parlamaları keşfetti, bu da elektronların enerjisinin 1.000 kat daha yüksek olduğunu gösteriyor. Hızlı elektronlar, ışığın en yüksek enerjili formu olan eğrilik radyasyonu adı verilen bir işlem yoluyla gama ışınları yayar. Bir gama ışını fotonu, pulsarın manyetik alanıyla etkileşime girerek onu bir çift parçacığa, bir elektrona ve bir pozitrona dönüştürür. Bu parçacıkların davranışını ve enerjisini izlemek için araştırmacılar, PIC simülasyonu adı verilen nispeten yeni bir tür pulsar modeli kullandılar.
Goddard'dan Constantinos Kalapotharakos, proje için bilgisayar kodu geliştirmeye liderlik etti. Geçtiğimiz beş yılda, New Jersey'deki Princeton Üniversitesi ve New York'taki Columbia Üniversitesi'ndeki araştırma grupları, PIC yöntemini benzer astrofiziksel ortamlara uyguladılar. PIC teknolojisi pulsarları, dönen, manyetize edilmiş bir pulsardan başlayarak, elektronları ve pozitronları yüzeye enjekte ederek ve alanla nasıl etkileşime girdiklerini ve nereye gittiklerini takip ederek keşfetmemizi sağlar. Bu işlem hesaplama açısından yoğundur çünkü parçacık hareketi elektrik ve manyetik alanları etkiler, manyetik alan parçacıkları etkiler ve her şey ışık hızına yaklaşmaktadır. Simülasyonlar, çoğu elektronun manyetik kutuplardan dışarı doğru hareket etme eğiliminde olduğunu gösteriyor. Öte yandan, pozitronlar esas olarak düşük enlemlerden dışarı akarak akış şeması adı verilen nispeten ince bir yapı oluşturur.
Aslında, en yüksek enerjili pozitronlar (toplam pozitronların% 0.1'inden daha azı), Fermi tarafından tespit edilenlere benzer gama ışınları oluşturabilir ve bu da daha önceki çalışmaların sonuçlarını onaylar. Bu partiküllerden bazıları, mevcut tabakadaki manyetik alanın yeniden bağlanma noktasında çok büyük enerji üretebilir.Bu işlem, depolanan manyetik enerjiyi ısıya ve partikül hızlanmasına dönüştürür. Bir grup orta enerjili elektron, herhangi bir yöne, hatta pulsarlara bile saçılarak çok garip davranışlar sergiler. Pulsar döndüğünde, bu parçacıklar manyetik alanla birlikte hareket eder ve manyetik alan dışarı doğru geri döner. Hızları mesafeyle artar, ancak bu ancak uzun sürebilir, çünkü madde ışık hızında hareket edemez. Plazmanın ışık hızına göre döndüğü mesafeye gökbilimciler tarafından ışık silindiri denir ve bir mutasyon alanını işaretler.
Elektronlar yaklaştıklarında, aniden yavaşlarlar, çoğu yayılır ve diğerleri ışık silindirini geçerek uzaya kayabilir. Goddard NASA İklim Simülasyon Merkezi'ndeki "Keşfedin" süper bilgisayarı ve Kaliforniya Silikon Vadisi'ndeki NASA Ames Araştırma Merkezi'ndeki Pleiades süper bilgisayarı üzerinde simülasyonlar yapıldı. Bu model aslında "makro parçacıkları" izliyor, her parçacık trilyonlarca elektron veya pozitronu temsil ediyor. Araştırması Astrophysical Journal'da yayınlandı. Şimdiye kadar, nötron yıldızlarının tüm gözlemlerini açıklayacak kapsamlı bir teoriden yoksunuz. Bu bize pulsarın etrafındaki plazma ortamının kökenini, ivmesini ve diğer özelliklerini hala tam olarak anlayamadığımızı söylüyor. Resim simülasyonu gittikçe daha karmaşık hale geldikçe, daha net bir resim bekleyebilirsiniz.
Brocade Park-Bilim Popülerleştirme Gönderen: NASA
Brocade Park - Evren Biliminin Güzelliğini Sunuyor
