main concepts scientists sections
ПростоПопулярноПодробно

Сорвавшаяся пружина: три сбоя в молчавшем пульсаре ✛

Оригинал: "Discovery of Three Glitches in the previously quiet pulsar PSR J1637$$-$$4642"
· Zhaoyi Wang, Chuwen Zheng, Yuhong Zhuang, Hanyu Zhang, Peng Liu, Zhonghao Tu, Ang Li
arXiv:2608.19555v1 · 2026-08-20 · CC BY 4.0 · 2 мин
Астрофизика высоких энергий Звёздная астрофизика Теоретическая ядерная физика
Пульсар, десятилетиями вращавшийся ровно, вдруг выдал три скачка частоты разной силы — и раскрыл детали своей сверхтекучей начинки.

Пульсар PSR J1637−4642 напоминает барабан с трещоткой: он крутится с огромной скоростью, и каждая вспышка радиоизлучения — щелчок, отмеряющий время. Девять с половиной лет астрономы слушали этот ритм на 64-метровом телескопе Murriyang в Австралии — и не слышали ни одного сбоя. Казалось, механизм работает идеально. Но в 2020 году барабан провернулся: частота вращения скакнула на 2,7 миллионных доли. Это как если бы секундная стрелка часов вдруг ускорилась на одну десятимиллиардную долю секунды за год.

Скачок частоты — глитч — это внезапное ускорение вращения пульсара, которое затем частично сглаживается. Внутри звезды сверхтекучая жидкость (жидкость без трения) вращается независимо от коры, и при срыве вихрей она передаёт свой момент импульса коре.

Через три года барабан щёлкнул снова, но в 1200 раз слабее. Ещё через 2,7 года — третий щелчок, промежуточной силы. Три сбоя за пять лет — редкий случай для пульсара, который считали «тихим». Самый мощный глитч позволил заглянуть внутрь звезды: после скачка частота начала возвращаться назад, но вернулась лишь малая часть — 1,5% от скачка, за характерное время около 100 дней. Это как если бы пружина, сорвавшаяся с защёлки, не сразу распрямилась, а медленно ползла обратно.

Модель вихревой ползучести, где вихри сверхтекучей жидкости закреплены на ядрах решётки внутренней коры, объяснила последействие. Подгонка дала долю сверхтекучего момента инерции: 1,87% от полного момента инерции звезды. Это значение попадает в диапазон, ожидаемый для сверхтекучих нейтронов внутренней коры. Раньше для этого пульсара такой оценки не было — не было и самих глитчей.

Момент инерции — мера того, насколько трудно раскрутить или остановить вращающееся тело. Для нейтронной звезды он складывается из вклада коры и сверхтекучей жидкости. Измеренная доля 1,9% говорит о том, что лишь небольшая часть массы участвует в сбое.

До работы считалось, что PSR J1637−4642 не глитчит, несмотря на молодость (около 41 тысячи лет) и высокую энергию. Теперь ясно: он копил напряжение, как пружина в защёлке, и срывался. Применений в технике у этого знания нет — это чистое знание о внутреннем устройстве нейтронных звёзд. Но каждый такой сбой — окно в квантовую гидродинамику сверхплотного вещества, которую не воспроизвести в лаборатории.

Если пульсар продолжат наблюдать, можно будет накопить больше глитчей и проверить, подчиняется ли их распределение по размерам степенному закону, как у других молодых пульсаров. Барабан продолжает крутиться, и каждый новый щелчок — шанс услышать, как устроена его начинка.

Весь граф →

Самый слабый глитч этого пульсара изменил частоту вращения всего на 14 наногерц — это как если бы секундная стрелка часов ускорилась на одну десятимиллиардную долю секунды за год.

\phi(t) = \phi_0 + \nu(t-t_0) + \frac{\dot{\nu}}{2}(t-t_0)^2 + \frac{\ddot{\nu}}{6}(t-t_0)^3
Разложение фазы вращения пульсара в ряд Тейлора до третьего члена
\phi_g = \Delta\phi + \Delta\nu_p (t-t_g) + \frac{1}{2}\Delta\dot{\nu}_p (t-t_g)^2 + \sum_i \Delta\nu_d^i \tau_d^i \left[1 - e^{-(t-t_g)/\tau_d^i}\right]
Феноменологическая модель глитча: постоянные скачки частоты и её производной плюс экспоненциальные затухания
\dot{\nu}_c(t) = -\frac{I_l}{I}\frac{\delta\omega e^{-t/\tau}}{\tau} + \dot{\nu}_0 + \ddot{\nu} t
Скорость изменения частоты коры складывается из экспоненциально затухающего отклика сверхтекучей компоненты и линейного тренда
Учёные
Albert EinsteinBarry BarishKip ThorneRichard FeynmanRussell HulseJocelyn Bell Burnell
Понятия
глитч пульсара глитч магнитара