Pulsar

Czym jest pulsar?

Pulsar to jeden z najbardziej niezwykłych obiektów we Wszechświecie. Jest pozostałością po masywnej gwieździe, która zakończyła swoje życie spektakularnym wybuchem supernowej. Choć ma zaledwie kilkanaście lub kilkadziesiąt kilometrów średnicy, jego masa może być większa od masy Słońca.

Najbardziej charakterystyczną cechą pulsara są niezwykle regularne impulsy promieniowania. Obracając się z ogromną prędkością, wysyła w przestrzeń kosmiczną wąskie wiązki fal radiowych, promieniowania rentgenowskiego lub gamma. Jeśli jedna z tych wiązek regularnie przecina linię widzenia Ziemi, obserwujemy rytmiczne błyski przypominające światło latarni morskiej.

Jak powstaje pulsar?

Pulsar powstaje po śmierci bardzo masywnej gwiazdy.

Przez miliony lat gwiazda produkuje energię dzięki reakcjom termojądrowym zachodzącym w jej wnętrzu. Gdy paliwo jądrowe zostaje wyczerpane, nie jest już w stanie przeciwstawić się własnej grawitacji.

Jądro gwiazdy zapada się gwałtownie, a zewnętrzne warstwy zostają wyrzucone podczas eksplozji supernowej.

Jeśli pozostałe jądro nie jest wystarczająco masywne, by utworzyć czarną dziurę, przekształca się w gwiazdę neutronową. Gdy taka gwiazda obraca się bardzo szybko i emituje wiązki promieniowania, staje się pulsarem.

Dlaczego pulsary pulsują?

Choć nazwa może sugerować, że pulsar zwiększa i zmniejsza swoją jasność, w rzeczywistości dzieje się coś innego.

Pulsar emituje promieniowanie z okolic swoich biegunów magnetycznych. Oś pola magnetycznego nie pokrywa się z osią obrotu, dlatego podczas wirowania wiązki promieniowania zataczają okręgi w przestrzeni.

Jeśli Ziemia znajdzie się na drodze jednej z takich wiązek, odbieramy krótki impuls promieniowania.

To zjawisko przypomina obracającą się latarnię morską, której światło pojawia się regularnie tylko wtedy, gdy skierowane jest w stronę obserwatora.

Niezwykła precyzja

Pulsary należą do najdokładniejszych naturalnych „zegarów” we Wszechświecie.

Niektóre obracają się setki razy na sekundę, a odstępy pomiędzy kolejnymi impulsami można przewidzieć z niezwykłą dokładnością.

Najbardziej stabilne pulsary osiągają precyzję porównywalną z najlepszymi zegarami atomowymi. Dzięki temu astronomowie wykorzystują je do bardzo dokładnych pomiarów i testowania teorii fizycznych.

Pulsary milisekundowe

Szczególną grupę stanowią pulsary milisekundowe.

Ich okres obrotu wynosi zaledwie od jednej do kilkunastu milisekund, co oznacza, że mogą obracać się ponad 700 razy w ciągu jednej sekundy.

Tak ogromna prędkość wynika z procesu „rozkręcania” przez pobliską gwiazdę. Materia opadająca na pulsar przekazuje mu moment pędu, zwiększając jego prędkość obrotową.

Są to jedne z najszybciej wirujących obiektów we Wszechświecie.

Pierwsze odkrycie pulsara

Pierwszy pulsar został odkryty w 1967 roku przez doktorantkę Jocelyn Bell Burnell podczas analizy danych z radioteleskopu.

Naukowcy zauważyli niezwykle regularny sygnał radiowy powtarzający się co około 1,3 sekundy.

Jego precyzja była tak niezwykła, że początkowo żartobliwie oznaczono go skrótem „LGM-1”, czyli „Little Green Men” („Mali Zieloni”), sugerując możliwość pochodzenia sygnału od pozaziemskiej cywilizacji.

Szybko jednak ustalono, że źródłem sygnału jest nowy typ obiektu astronomicznego – pulsar.

Jak naukowcy wykorzystują pulsary?

Pulsary są niezwykle cennym narzędziem badawczym.

Pomagają między innymi:

• testować ogólną teorię względności,
• badać właściwości materii w ekstremalnych warunkach,
• wykrywać fale grawitacyjne,
• mierzyć odległości w naszej galaktyce,
• analizować pole magnetyczne Drogi Mlecznej.

Ich regularność sprawia, że pełnią rolę naturalnych kosmicznych zegarów.

Czy pulsary mogą służyć do nawigacji?

Tak.

Naukowcy opracowują systemy nawigacyjne wykorzystujące sygnały pulsarów zamiast satelitów GPS.

Ponieważ pulsary znajdują się w całej galaktyce i emitują niezwykle regularne impulsy, mogą w przyszłości umożliwić autonomiczną nawigację statków kosmicznych podczas misji międzyplanetarnych, a nawet międzygwiezdnych.

Pulsary i fale grawitacyjne

Współczesna astronomia wykorzystuje sieci pulsarów do poszukiwania fal grawitacyjnych.

Jeżeli przez przestrzeń przejdzie fala grawitacyjna, minimalnie zmieni odległość pomiędzy Ziemią a pulsarem. W rezultacie impulsy dotrą nieco wcześniej lub później niż przewidują obliczenia.

Analizując jednocześnie wiele pulsarów, astronomowie mogą wykrywać fale grawitacyjne pochodzące od supermasywnych czarnych dziur i zderzeń galaktyk.

Podsumowanie

Pulsary to niezwykle gęste i szybko obracające się gwiazdy neutronowe emitujące regularne impulsy promieniowania. Dzięki swojej wyjątkowej precyzji należą do najdokładniejszych naturalnych zegarów we Wszechświecie.

Ich badania pozwalają lepiej zrozumieć ewolucję gwiazd, właściwości materii w ekstremalnych warunkach oraz zjawiska takie jak fale grawitacyjne. Choć zostały odkryte zaledwie kilkadziesiąt lat temu, pozostają jednymi z najważniejszych obiektów współczesnej astrofizyki.

• https://fizyka.net.pl/astronomia/astronomia_oa5.html

Data opublikowania: 2026-06-28

Autor: Dariusz Wojciech Ptaszyński