[천문학] 19. 펄서의 발견과 연구

 

 펄서는 우주에서 가장 흥미로운 물체 중 하나입니다. 그들은 1960년대에 처음 발견되었고 이후 천문학자들에 의해 광범위하게 연구되었습니다. 펄서는 빛의 펄스로 관찰되는 전자기 복사선을 방출하는 고도로 자화되고 회전하는 중성자별입니다. 이 포스트에서 우리는 펄서의 특성, 형성 및 우주 이해에 기여한 중요한 공헌을 포함하여 펄서의 발견과 연구를 탐구할 것입니다.

 

펄서의 발견

 

첫 번째 펄서는 1967년 Jocelyn Bell Burnell과 Antony Hewish가 전파 망원경을 사용하여 하늘을 조사하던 중 발견되었습니다. 그들은 이전에 알려지지 않은 소스에서 나오는 일련의 규칙적인 무선 방출 펄스를 감지했습니다. 처음에 그들은 펄스가 외계 지능에서 오는 것이라고 생각했지만 추가 관찰을 통해 빠르게 회전하는 중성자 별에서 오는 것으로 밝혀졌습니다.

 

펄서의 속성

 

펄서는 빛의 펄스로 관찰되는 전자기 복사선을 방출하는 고도로 자화되고 회전하는 중성자별입니다. 중성자별의 회전은 강한 자기장을 생성하여 하전 입자를 가속하고 별의 자기 축을 따라 향하는 빔에서 방사선을 방출합니다. 빔이 지구를 향하면 우리는 그것을 방사선 펄스로 관찰합니다.

 

펄스가 방출되는 속도는 매우 규칙적이며 중성자별의 회전에 의해 결정됩니다. 펄서는 엄청나게 빠른 속도로 회전할 수 있으며 일부 펄서는 초당 수백 번 회전합니다. 펄서에서 방출되는 에너지는 매우 높을 수 있으며 일부 펄서는 태양이 10,000년 동안 방출하는 만큼의 에너지를 1초에 방출합니다.

 

펄서의 형성

 

펄서는 초신성 폭발을 겪은 무거운 별의 잔해에서 형성된 것으로 생각됩니다. 태양 질량의 약 3배보다 무거운 별이 수명을 다하면 초신성 폭발을 일으켜 중성자별을 남길 수 있습니다. 중성자별은 엄청나게 밀도가 높은 물체로, 질량은 태양과 비슷하지만 반경은 약 10km에 불과합니다.

 

초신성 폭발 동안 별의 바깥층이 우주로 방출되고 붕괴된 핵이 뒤에 남겨져 중성자별이 됩니다. 별의 자기장은 붕괴 중에 증폭되어 별이 충분히 빠르게 회전하면 펄서가 형성될 수 있습니다.

 

펄서 연구

 

펄서는 발견 이후 천문학자들에 의해 광범위하게 연구되었습니다. 맥동의 규칙성은 항법, 중력 이론 테스트, 성간 매질 연구를 포함한 다양한 응용 분야에 매우 유용합니다.

 

네비게이션

 

펄서는 믿을 수 없을 정도로 안정적인 시계입니다. 일부 펄서는 원자 시계에 필적하는 안정성을 나타냅니다. 이것은 매우 정밀하게 우주선의 위치를 ​​결정하는 데 사용할 수 있으므로 우주 탐색에 유용합니다.

 

중력 이론 테스트

 

펄서에서 방출되는 펄스의 규칙성은 중력 이론을 테스트하는 데 이상적입니다. 일반 상대성 이론의 가장 유명한 테스트 중 하나는 두 개의 펄서가 서로 궤도를 도는 바이너리 펄서 시스템의 관찰과 관련이 있습니다. 펄서들이 서로 궤도를 돌 때 펄스 타이밍의 변화를 관찰함으로써 천문학자들은 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 매우 높은 정확도로 확인할 수 있었습니다.

 

성간 매체 연구

 

펄서는 별 사이의 공간을 채우는 가스와 먼지인 성간 매질을 연구하는 데에도 사용할 수 있습니다. 맥동의 규칙성은 성간 매질에서 이온화된 가스의 존재를 감지하는 데 유용합니다. 성간 매체를 통과하는 펄스의 분산은 밀도 및 자기장과 같은 매체 자체의 특성을 연구하는 데에도 사용할 수 있습니다.

 

펄서는 또한 중성자별 자체의 특성을 연구하는 데 사용되었습니다. 천문학자들은 장기간에 걸쳐 펄서에서 방출되는 펄스의 타이밍을 연구함으로써 중성자별의 질량과 반지름, 내부 물질의 상태 방정식을 정밀하게 측정할 수 있었습니다.

 

또한 펄서는 초신성 폭발의 특성과 중성자별 형성에 대한 중요한 통찰력을 제공했습니다. 펄서와 그 환경의 특성을 연구함으로써 천문학자들은 초신성 폭발과 그에 따른 중성자별 형성 중에 발생하는 물리적 과정을 더 잘 이해할 수 있었습니다.

 

결론

 

펄서는 천문학과 천체물리학의 광범위한 주제에 대한 중요한 통찰력을 제공한 매혹적인 물체입니다. 그들의 발견과 연구는 중력의 본질부터 중성자별의 형성에 이르기까지 모든 것에 대한 우리의 이해를 발전시키는 데 도움이 되었습니다. 펄서는 계속해서 천문학자들에게 귀중한 도구이며, 새로운 망원경과 기술이 이용 가능해짐에 따라 앞으로 몇 년 안에 새로운 발견이 이루어질 가능성이 높습니다.