Un púlsar de rayos X es una fuente cósmica de radiación variable de rayos X que llega a la Tierra en forma de pulsos que se repiten periódicamente.
El descubrimiento de los púlsares de rayos X como un fenómeno separado ocurrió en 1971 usando datos obtenidos por el primer observatorio orbital de rayos X Uhuru [1] . El primer púlsar de rayos X descubierto, Centaurus X-3, mostró no solo pulsaciones de brillo regulares con un período de aproximadamente 4,8 segundos, sino también un cambio regular en este período [2] . Otros estudios han demostrado que el cambio en el período de pulsaciones en este sistema está asociado con el efecto Doppler cuando la fuente de pulsaciones se mueve a lo largo de la órbita en el sistema binario. Es interesante notar que la fuente GX 1+4, descubierta en un experimento en un globo estratosférico realizado en octubre de 1970 (el artículo sobre estas medidas [3] fue enviado para publicación después de la publicación del resultado en el Cen X-3 fuente del grupo que trabaja con los datos del observatorio Uhuru), y que exhibió cambios de brillo regulares con un período de aproximadamente 2,3 minutos, también resultó ser un púlsar. Sin embargo, los datos limitados del experimento estratosférico no nos permitieron hacer afirmaciones fiables sobre la estricta regularidad del cambio en el brillo de esta fuente, por lo que esta fuente no puede considerarse el primer púlsar de rayos X descubierto.
Formalmente, por primera vez, la radiación de una estrella de neutrones giratoria magnetizada (es decir, un púlsar) en la Nebulosa del Cangrejo se descubrió en 1963 [4] , es decir, incluso antes del descubrimiento de las estrellas de neutrones en 1967 por E. Hewish y J. Bell . Sin embargo, el brevísimo período de rotación de una estrella de neutrones en la Nebulosa del Cangrejo (alrededor de 33 ms) impidió la detección de pulsaciones de rayos X a esta frecuencia hasta 1969 [5] .
Los púlsares de rayos X se pueden dividir en dos grandes clases según la fuente de energía que alimenta los rayos X: púlsares de rayos X de acumulación y púlsares de rayos X simples. El primero es un sistema binario, uno de cuyos componentes es una estrella de neutrones , y el segundo es una estrella que llena su lóbulo de Roche , como resultado de lo cual la materia fluye de una estrella ordinaria a una de neutrones, o a una gigante. estrella con un poderoso viento estelar.
Las estrellas de neutrones son estrellas con tamaños muy pequeños (20-30 km de diámetro) y densidades extremadamente altas que superan la densidad de un núcleo atómico . Se cree que las estrellas de neutrones aparecen como resultado de explosiones de supernovas . Durante una explosión de supernova, el núcleo de una estrella normal colapsa rápidamente , lo que luego se convierte en una estrella de neutrones. Durante la compresión, debido a la ley de conservación del momento angular , así como a la conservación del flujo magnético , se produce un fuerte aumento de la velocidad de rotación y del campo magnético de la estrella. La rápida rotación de una estrella de neutrones y campos magnéticos extremadamente altos (10 12 -10 13 G ) son las principales condiciones para la aparición del fenómeno púlsar de rayos X.
La materia que cae forma un disco de acreción alrededor de la estrella de neutrones. Pero en las inmediaciones de una estrella de neutrones, se destruye: el movimiento del plasma se ve muy obstaculizado a través de las líneas del campo magnético. La materia ya no puede moverse en el plano del disco, se mueve a lo largo de las líneas de campo y cae sobre la superficie de la estrella de neutrones en la región de los polos. Como resultado, se forma la llamada columna de acreción , cuyo tamaño es mucho más pequeño que el tamaño de la propia estrella [6] . La materia, al chocar contra la superficie sólida de una estrella de neutrones, se calienta fuertemente y comienza a radiar en rayos X. Las pulsaciones de radiación están relacionadas con el hecho de que, debido a la rápida rotación de la estrella, la columna de acreción ahora desaparece de la vista del observador y luego reaparece.
En términos de la imagen física, los parientes cercanos de los púlsares de rayos X son los polares y los polares intermedios . La diferencia entre púlsares y polares es que un púlsar es una estrella de neutrones, mientras que una polar es una enana blanca . En consecuencia, tienen campos magnéticos y velocidad de rotación más bajos.
A medida que una estrella de neutrones envejece, su campo se debilita y un púlsar de rayos X puede convertirse en un estallido .
Los púlsares de rayos X individuales son estrellas de neutrones cuya emisión de rayos X resulta de la emisión de partículas cargadas aceleradas o del simple enfriamiento de sus superficies.