Jesteś tutaj

Widma typu GPS w magnetarach i pulsarach – wpływ własności ośrodka międzygwiazdowego na promieniowanie radiowe

PROJEKT BADAWCZY - NARODOWE CENTRUM NAUKI - UMO-2013/09/B/ST9/02177
 
Popularyzatorski opis rezultatów projektu
 
   Pulsary, czyli świecące radiowo szybko rotujące gwiazdy neutronowe, ze względu na swą naturę są bardzo wdzięcznym obiektem badań astrofizycznych. Charakter ich promieniowania sprawia jednak, że mogą zostać użyte również jako narzędzia do badania innych obiektów (np. dynamiki układów podwójnych) i zjawisk zachodzących we Wszechświecie, a w szczególności w naszej Galaktyce. W naszych badaniach skupiliśmy się na interakcji promieniowania radiowego pulsarów z ośrodkiem międzygwiazdowym, w tym ze znajdującymi się w nim mgławicami i obłokami.
    Fale radiowe wygenerowane przez pulsary przechodząc przez zjonizowany ośrodek międzygwiazdowy ulegają różnym zaburzeniom. Do najważniejszych należą: dyspersja międzygwiazdowa (fale propagują się z różną prędkością zależnie od ich długości), rozpraszanie międzygwiazdowe a także tzw. scyntylacje (efekt podobny do migotania gwiazd w ziemskiej atmosferze). O ile wymienione tu efekty były znane od dawna, to inne zjawisko, absorpcja promieniowania radiowego przez swobodne elektrony (znajdujące się w zjonizowanym ośrodku) nie była dotąd dokładnie przebadana. Tym zagadnieniem zajęliśmy się w ramach naszego projektu.
    Zjawisko absorpcji swobodno-swobodnej na elektronach w zjonizowanym ośrodku powoduje powstanie deficytu w widmie energii odbieranej od pulsarów na niskich częstotliwościach radiowych. Do tej pory uważano, że ma ona znaczenie tylko na bardzo niskich częstotliwościach (poniżej 200 MHz), ale nasze badania wykazały że istnieją pulsary dla których efekt ten staje się istotny nawet na częstotliwościach powyżej 1 GHz. Udało nam się zidentyfikować występowanie tego zjawiska u 26 pulsarów i 3 radio-magnetarów. Badania charakteru obserwowanej absorpcji wskazują, że do jej wystąpienia konieczne są ekstremalne (jak na warunki przestrzeni międzygwiazdowej) gęstości materii, dlatego też wskazujemy, że do tego typu zjawiska dochodzić może tylko w specyficznych sytuacjach: wtedy gdy na drodze propagacji promieniowania pulsara znajdują się obiekty takie jak mgławice wiatru pulsarowego, gęste obłoki zjonizowanego wodoru (tzw. obszary H II) lub mgławice będące pozostałościami po wybuchach supernowych. Analiza widm pulsarów wykazujących to zjawisko pozwoliła nam oszacować parametry fizyczne obszarów w których dochodzi do absorpcji; pomiary takie są praktycznie niemożliwe do wykonania innymi metodami. 
   Dzięki temu nasze badania przyczyniają się do lepszego zrozumienia struktury naszej Galaktyki i jej składników, takich jak wspomniane mgławice. Nasza analiza widma radio-magnetara znajdującego się niemal w samym centrum Drogi Mlecznej (zaledwie 0.3 roku świetlnego od supermasywnej czarnej dziury) może pomóc wyjaśnić jedną z zagadek dręczących astrofizyków zajmujących się badaniami gwiazd neutronowych: dlaczego w samym Centrum Galaktyki nie znaleźliśmy do tej pory spodziewanych tam kilkuset pulsarów?
 
 
Wyniki:

Gigahertz-peaked Spectra Pulsars and Thermal Absorption Model, J. Kijak, R. Basu, W. Lewandowski, K. Rożko, and M. Dembska

Time variation in the low-frequency spectrum of Vela-like pulsar B1800−21, Rahul Basu, Karolina Rożko, Wojciech Lewandowski, Jarosław Kijak and Marta Dembska

THERMAL ABSORPTION AS THE CAUSE OF GIGAHERTZ-PEAKED SPECTRA IN PULSARS AND MAGNETARS, Wojciech Lewandowski, Karolina Rożko, Jarosław Kijak, and George I. Melikidze

Flux density measurements of gigahertz-peaked spectra candidate pulsars at 610 MHz using an interferometric imaging technique, M. Dembska, R. Basu, J. Kijak and W. Lewandowsk

Modelling of the radio spectrum evolution in the binary pulsar B1259−63, M. Dembska,J. Kijak, O. Koralewska, W. Lewandowski, G. Melikidze, K. Rożko

The study of multi-frequency scattering of 10 radio pulsars, Wojciech Lewandowski, Karolina Rożko, Jarosław Kijak, Bhaswati Bhattacharyya and Jayanta Roy

The analysis of the largest sample of multifrequency pulsar scatter time estimates, Wojciech Lewandowski, Magdalena Kowalińska and Jaroslaw Kijak

Flux-density spectral analysis for several pulsars and two newly identified gigahertz-peaked spectra pulsars, M. Dembska, J. Kijak, A. Jessner, W. Lewandowski, B. Bhattacharyya and Y. Gupta