헐스-테일러 펄서

Hulse–Taylor pulsar
추가 정보:이진 펄서 및 일반 상대성 이론 테스트
PSR B1913+16
관측 데이터
에포크B1950.0이쿼녹스B1950.0
별자리 아퀼라[1]
적경 19h 13m 12.4655s
적위 16° 01′ 08.189″
측성학
거리21,000리
(6,400개)
세부사항[2]
덩어리1.441 M☉
회전59.02999792988ms
기타 명칭
데이터베이스 참조
SIMBAD데이터.
PSR B1913+[7]16의 궤도 붕괴.데이터 포인트는 날짜와 함께 근일점의 시대에서 관찰된 변화를 나타내며 포물선은 일반 상대성 이론에 따라 이론적으로 예상되는 시대의 변화를 나타냅니다.

헐스-테일러 펄서(PSR B1913+16, PSR J1915+1606 또는 PSR 1913+16)는 중성자별과 질량 중심 주위를 도는 펄서로 구성된 쌍성계입니다.이것은 지금까지 발견된 최초의 쌍성 펄서입니다.

펄서는 1974년 매사추세츠 대학의 러셀 앨런 헐스와 조셉 후톤 테일러 주니어에 의해 발견되었습니다.그들의 시스템의 발견과 그것의 분석은 그들에게 "[8]중력 연구의 새로운 가능성을 열어준 발견인 펄서의 새로운 종류의 발견"으로 1993년 노벨 물리학상을 주었습니다.

디스커버리

아레시보 305m 접시를 사용하여 헐스와 테일러는 펄스 라디오 방출을 감지하여 빠르게 회전하고 자화가 높은 중성자별인 펄서로 소스를 식별했습니다.중성자별은 축을 중심으로 초당 17번 회전하므로 펄스 주기는 59밀리초입니다.

얼마 동안 무선 펄스의 타이밍을 맞춘 후, 헐스와 테일러는 펄스의 도착 시간에 체계적인 변화가 있다는 것을 알아차렸습니다.펄스가 예상보다 조금 더 빨리 수신되는 경우도 있고, 예상보다 더 늦게 수신되는 경우도 있습니다.이러한 변동은 7.75시간의 주기로 매끄럽고 반복적인 방식으로 변경되었습니다.그들은 펄서가 나중에 또 다른 [9]중성자별로 확인된 다른 별과 쌍성 궤도에 있다면 그러한 행동이 예측된다는 것을 깨달았습니다.

항성계

펄서와 중성자별 동반자는 둘 다 질량 중심 주위의 타원 궤도를 따릅니다.궤도 운동의 주기는 7.75시간이며, 두 중성자별의 질량은 태양질량의 약 1.4배라고 믿어지고 있습니다.중성자별 두 개 중 한 개에서만 전파 방출이 감지되었습니다.

근일점에서의 최소 이격 거리는 약 1.1 태양 반지름이고, 근일점에서의 최대 이격 거리는 4.8 태양 반지름입니다.궤도는 하늘의 평면에 대해 약 45도 기울어져 있습니다.근일점의 방향은 궤도 운동(근일점의 상대론적 세차) 방향으로 매년 약 4.2도씩 변화합니다.1975년 1월, 근일점이 [2][10]지구에서 보는 시선에 수직으로 발생하도록 방향을 잡았습니다.

일반 상대성 이론의 검정으로 사용

궤도는 쌍성계가 처음 발견된 이래로 붕괴되어 왔으며, 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 [2][10][11][12]이론에 의해 설명된 중력파로 인한 에너지 손실과 정확하게 일치합니다.관측된 궤도 붕괴율과 예측된 궤도 붕괴율의 비율은 0.997 ± 0.[12]002로 계산됩니다.현재 이 시스템에서 방출되는 중력파의 총 전력은 7.35 × 10와트로24 계산됩니다.비교를 위해, 이것은 태양에 의해 빛으로 방사되는 힘의 1.9%입니다.태양계는 특히 태양과 목성 사이의 거리와 궤도 시간이 훨씬 더 크고 행성의 질량이 상대적으로 작기 때문에 중력파에서 약 5,000와트만 방사합니다.

중력 복사로 인한 상대적으로 큰 에너지 손실로 인해 궤도 주기의 감소 속도는 연간 76.5 마이크로초이고, 반 장축의 감소 속도는 연간 3.5 미터이며, 최종 인스파이럴까지 계산된 수명은 3억 [2][12]년입니다.

2004년에 테일러와 조엘 M.와이즈버그는 현재까지 실험 데이터에 대한 새로운 분석을 발표했는데, 데이터와 예측 결과 사이의 0.2% 차이는 태양의 은하 중심으로부터의 거리, 펄서의 고유 운동 및 지구로부터의 거리를 포함하여 잘 알려지지 않은 은하 상수 때문이라고 결론을 내렸습니다.처음 두 개의 양을 더 잘 측정하기 위한 노력이 진행 중이지만, 그들은 "펄서 거리에 대한 지식이 크게 향상될 가능성은 거의 없다"고 보았기 때문에 더 엄격한 경계를 달성하기 어려울 것입니다.Taylor와 Weisberg는 또한 시스템의 세차운동이 다양한 펄스 모양으로 이어진다는 사실을 사용하여 펄서의 2차원 빔 구조를 매핑했습니다.그들은 빔 모양이 가로 방향으로 길며 중앙 근처에서 세로 방향으로 꼬집혀져 그림 [7]8과 같은 전체적인 모양으로 이어진다는 것을 발견했습니다.

2016년에 와이즈버그와 황은 여전히 0.16%의 격차를 두고 추가 결과를 발표했는데, 예측 값과 비교하여 관찰된 값의 비율이 0.9983 ± 0.[13]0016임을 발견했습니다.그들은 2014년에 발표된 개선된 은하 상수로 1.8˚에서 1˚ 불일치로 이 개선의 주요 동인을 명명했습니다.

특성.

  • 동반자 질량: 1.387M☉
  • 계의 총 질량: 2.828378(7)M☉
  • 궤도 주기: 7.751938773864 시간
  • 편심률: 0.6171334
  • 준장축: 1,950,100 km
  • 근일점 분리: 746,600 km
  • 파스트론 분리: 3,153,600 km
  • 근일점 별의 궤도 속도(질량 중심 대비): 450 km/s
  • (질량의 중심에 대한) 패스트론 별의 공전 속도: 110 km/s

참고 항목

레퍼런스

  1. ^ wikisky.org SKY-MAP for 19:15:28 / +16:06:27 (J2000 포지션)
  2. ^ a b c d Weisberg, J. M.; Taylor, J. H.; Fowler, L. A. (October 1981). "Gravitational waves from an orbiting pulsar". Scientific American. 245 (4): 74–82. Bibcode:1981SciAm.245d..74W. doi:10.1038/scientificamerican1081-74.
  3. ^ a b c "PSR J1915+1606". SIMBAD. Centre de données astronomiques de Strasbourg.
  4. ^ Ashwin Ramaswami. "Pulsars". Encyclopedia of Science. Enscience. Archived from the original on 2016-03-08.
  5. ^ Christopher Wanjek (2005-05-30). "Orbiting Stars Flooding Space With Exotic Gravitational Waves". NASA.
  6. ^ "Hulse-Taylor Pulsar (PSR 1913+16)". Encyclopedia of Science. The Worlds of David Darling.
  7. ^ a b Weisberg, J.M.; Taylor, J.H. (July 2005). "The Relativistic Binary Pulsar B1913+16: Thirty Years of Observations and Analysis". Written at Aspen, Colorado, United States. In F.A. Rasio; I.H. Stairs (eds.). Binary Radio Pulsars. ASP Conference Series. Vol. 328. San Francisco: Astronomical Society of the Pacific. p. 25. arXiv:astro-ph/0407149. Bibcode:2005ASPC..328...25W.
  8. ^ "The Nobel Prize in Physics 1993". Nobel Foundation. Retrieved 2018-10-27. for the discovery of a new type of pulsar, a discovery that has opened up new possibilities for the study of gravitation
  9. ^ Weisberg, J. M.; Nice, D. J.; Taylor, J. H. (20 October 2010). "Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16". The Astrophysical Journal. 722 (2): 1030–1034. arXiv:1011.0718. Bibcode:2010ApJ...722.1030W. doi:10.1088/0004-637X/722/2/1030. S2CID 118573183.
  10. ^ a b Taylor, J. H.; Weisberg, J. M. (1982). "A new test of general relativity – Gravitational radiation and the binary pulsar PSR 1913+16". Astrophysical Journal. 253: 908–920. Bibcode:1982ApJ...253..908T. doi:10.1086/159690.
  11. ^ Taylor, J. H.; Weisberg, J. M. (1989). "Further experimental tests of relativistic gravity using the binary pulsar PSR 1913 + 16". Astrophysical Journal. 345: 434–450. Bibcode:1989ApJ...345..434T. doi:10.1086/167917. S2CID 120688730.
  12. ^ a b c Weisberg, J. M.; Nice, D. J.; Taylor, J. H. (2010). "Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16". Astrophysical Journal. 722 (2): 1030–1034. arXiv:1011.0718. Bibcode:2010ApJ...722.1030W. doi:10.1088/0004-637X/722/2/1030. S2CID 118573183.
  13. ^ Weisberg, J. M.; Huang, Y. (21 September 2016). "Relativistic measurements from timing the binary pulsar PSR B1913+16". The Astrophysical Journal. 829 (1): 55. arXiv:1606.02744. Bibcode:2016ApJ...829...55W. doi:10.3847/0004-637X/829/1/55. S2CID 119283147.