Из электротехники известно, что если проводящий вращающийся шар поместить в магнитное поле, то через гальванометр, подсоединенный к полюсу и экватору шара, потечет ток. Это происходит потому, что на вращающиеся заряды действуют сила Лоренца и центробежная сила. В результате шар поляризуется и возникает электрическое поле, под действием которого по его поверхности течет ток. На полюсе электрическое поле параллельно магнитному. На поверхности нейтронной звезды происходит аналогичное явление. Только напряженность полей злесь в сотни миллиардов раз сильнее чем в земных лабораториях.
Figure 3.:
Униполярный индуктор.
Любой электрический заряд, попавший на полюс, будет ускорен вдоль магнитного поля. Но даже вблизи полюса силовые лини магнитного поля слегка искривлены. Вследствие кривизны магнитных линий, заряженная частица ничанает двигаться ускоренно и излучает гамма-квант. В свою очередь, гамма-квант в магнитном поле пульсара в районе его полюса рождает пару "электрон плюс позитрон":
Частицы подхватываются мощным электрическим полем униполярного индуктора и ускоряются до ультрарелятивистских энергий. Двигаясь в магнитном поле, они, в свою очередь, рождают очередные гамма-кванты, которые, распадаясь, дают новые электрон-позитронные пары, и т. д. Возникает лавинный процесс, сопровождающийся множественным рождением частиц и гамма-квантов. Они вылетают вдоль полярных магнитных линий, унося энергию вращения звезды.
Потоки частиц вылетающих с обоих полюсов (рис. 4), излучают радиоволны в узком конусе, подобно прожектору. Когда луч прожектора пересекает Землю, мы принимаем импульс радиоизлучения.
Figure 4.:
Магнитосфера радиопульсара.
Замкнутые линии индукции магнитного
поля удерживают плазму,
увлекая ее во вращение. Вдоль
полярных магнитных линий выбрасываются потоки излучения
и релятивистских частиц.
Светимость радипульсара оказывается примерно равна мощности, излучаемой обычным вращающимся магнитом (магнитодипольное излучение):
Здесь -- магнитный дипольный момент,
B - напряженность
магнитного поля на полюсах нейтронной звезды, которая достигает
Гаусс.
Вначале казалось, что радиопульсары по
каким-то причинам избегают двойные системы. Это можно
было трактовать двояко -- либо нейтронные звезды
не входят в двойные системы, либо в двойных системах
что-то мешает возникновению эффекта радиопульсара.
Советский астрофизик В.Ф.Шварцман выбрал второе объяснение. В результате этого выбора возникло совершенно новое понимание эволюции звезд. Одиночная быстро вращающаяся нейтронная звезда, эжектируя релятивистские частицы и электромагнитное излучение, разбрасывает окружающую ее очень разреженную межзвездную среду. В результате вокруг звезды образуется гигантская каверна. Мощность пульсара сильно падает при увеличении периода вращения. Но плотность межзвездной среды невелика, поэтому даже через миллион лет, когда пульсар замедлится до периода в несколько секунд, давление излучения пульсара останется много больше давления силы гравитации, и пульсар продолжает работать.
Другое дело -- двойная система, где нормальная звезда теряет вещество в виде звездного ветра. Плотность его настолько велика, что давление гравитации начинает превосходить давление электромагнитного расталкивания уже при периоде в десятые доли секунды. Пульсар "захлебывается" не через миллионы, а через десятки тысяч лет, поэтому вероятность застать его в двойной системе крайне мала. Торможение пульсара неизбежно приводит к образованию аккрецирующей нейтронной звезды. Излучение замагниченной аккрецирующей звезды должно быть неизотропным, а значит, пульсирующим. В двойных системах должны быть не радио-, а рентгеновские пульсары! Более того, рентгеновские пульсары вовсе не обязаны замедляться.