Հոդվածը լույս է տեսել 1973թ․-ին և տպագրվել որպես “Gravitation” by Misner, Thorne , Wheeler դասագրքի §24․3 պարագրաֆ, նշեմ, որ բաբախիչները հայտնաբերվել են 1967թ․-ին և սա հավանաբար կարող ենք համարել առաջին հոդվածներից մեկը, որն ամբողջացնում է այդ ժամանակաշրջանի հետազոտությունը։

Pulsars

Theory predicts that, when a star more massive than the Chandrasekhar limit of 1.2 M# has exhausted the nuclear fuel in its core and has compressed its core to white-dwarf densities, an instability pushes the star into catastrophic collapse.

Birth of a neutron star by stellar collapse

        The core implodes upon itself until nucleon-nucleon repulsion halts the implosion. The result is a neutron star, unless the core's mass is so great that gravity overcomes the nucleon-nucleon repulsion and pulls the star in to form a black hole. Not all the star's mass should become part of the neutron star or black hole. Much of it, perhaps most, can be ejected into interstellar space by the violence that accompanies the collapse-violence due to flash nuclear burning, shock waves, and energy transport by neutrinos ("stick of dynamite in the center of the star, ignited by collapse").

                        Dynamics of a newborn neutron star

        The collapsed core holds more interest for gravitation theory than the ejected envelope. That core, granted a mass small enough to avoid the black-hole fate, will initially be a hot, wildly pulsating, rapidly rotating glob of nuclear matter with a strong, embedded magnetic field (see Figure 24.3). The pulsations must die out quickly. They emit a huge flux of gravitational radiation, and radiation reaction damps them in a characteristic time of --1 second [see Wheeler (1966); Thome (1969a)]. Moreover, the pulsations push and pull elementary particle reactions back and forth by raising and lowering the Fermi energies in the core's interior; these particle reactions can convert pulsation energy into heat at about the same rate as the pulsation energy is radiated by gravity. [See Langer and Cameron (1969); also §1l.5 of Zel'dovich and Novikov (1971) for details and references.]

                                  Neutron star as a puIsar

        The result, after a few seconds, is a rapidly rotating centrifugally flattened neutron star with a strong (perhaps 10*12 gauss) magnetic field; all the pulsations are gone. If the star is deformed from axial symmetry (e.g., by centrifugal forces or by a nonsymmetric magnetic field), its rotation produces a steady outgoing stream of gravitational waves, which act back on the star to remove rotational energy. Whether or not this occurs, the rotating magnetic field itself radiates electromagnetic waves. They slow the rotation and transport energy into the surrounding, exploding gas cloud (nebula). [See Pacini (1968), Goldreich and Julian (1968), and Ostriker and Gunn (1969) for basic considerations.]

Somehow, but nobody understands in detail how, the rotating neutron star beams coherent radio waves and light out into space. Each time the beam sweeps past the Earth optical and radio telescopes see a pulse of radiation. The light is emitted synchronously with the radio waves, but the light pulses reach Earth earlier (-I second for the pulsar in the crab nebula) because of the retardation of the radio waves by the plasma along the way. This is the essence of the 1973 theory of pulsars, accepted by most astrophysicists.                

Pulsar radiation as a tool for studying neutron stars

Although the mechanism of coherent emission is not understood, the pulsar radiation can nevertheless be a powerful tool in the experimental study of neutron stars. Anything that affects the stellar rotation rate, even minutely (fractional changes as small as 10-9) will produce measurable irregularities in the timing of the pulses at Earth. If the star's crust and mantle are crystalline, as 1973 theory predicts, they may be subject to cracking, faulting, or slippage ("starquake") that changes the moment of inertia, and thence the rotation rate. Debris falling into the star will also change its rotation. Whichever the cause, after such a disturbance the star may rotate differentially for awhile; and how it returns to rigid rotation may depend on such phenomena as superfluidity in its deep interior. Thus, pulsar-timing data may eventually give information about the interior and crust of the neutron star, and thence (by combination with theory) about its mass and radius, These issues are discussed in detail in a review article by Ruderman (1972) as well as in Zel'dovich and Novikov (1971)

Բաբախիչներ

Տեսությունը կանխատեսում է, որ երբ մի աստղ , որի զանգվածը գերազանցում է Չանդրասեկհարի սահմանը (որն իր հերթին հավասար է 1․2 արեգակնային զանգվածի ) , սպառում է իր միջուկում եղած միջուկային վառելիքը և սեղմում է իր միջուկը ընդհուպ մինչև սպիտակ թզուկներին բնորոշ խտություններին հասնելը, ապա առաջացող անհավասարակշռությունը աստղին մղում է դեպի աղետալի կոլապս։

Նեյտրոնային աստղի ծնունդը աստղային կոլապսի միջոցով։

        Միջուկը սեղմվում է այնքան ժամանակ, մինչև նուկլոնային վանողական ուժերը կանգնեցնում են կոլապսը։ Արդյունքում ստացվում է նեյտրոնային աստղ, եթե միջուկի զանգվածը այնքան մեծ չէ, որ գրավիտացիոն ուժերը հաղթահարում  են նուկլոնային վանողության ուժերին և աստղին քաշում, սեղմում իր կենտրոնում՝ ի վերջո ստեղծելով սև խոռոչ։ Աստղի ամբողջ զանգվածը չէ, որ դառնում է նեյտրոնային աստղ կամ սև խոռոչ՝ դրա խոշոր մասը (գուցե գերակշռող) կարող է դուրս շպրտվել միջաստղային տարածք՝ կոլապսին ուղեկցող աղետային երևույթների հետևանքով՝ միջուկային բռնկումներով, հարվածային ալիքներով և նեյտրինոներով տեղափոխվող էներգիայով (կարծես դինամիտ աստղի ներսում, որ բռնկվում է կոլապսի պատճառով)։

Նոր ծնված նեյտրոնային աստղի դինամիկան

        Գրավիտացիայի տեսության համար առավել մեծ հետաքրքրություն է առաջացնում կոլապսի ենթարկված միջուկը, քան  արձակված կաղապարը։ Միջուկը, որն ունեցել է բավականին փոքր զանգված, որպեսզի խուսափի սև խոռոչ դառնալու ճակատագրից, սկզբում լինելու է տաք, ակտիվորեն բաբախող, արագորեն պտտվող  միջուկների կույտ, որում ներդրված է հզոր մագնիսական դաշտ։ Բաբախումները արագ վերանում են։Դրանք արձակում են գրավիտացիոն ճառագայթման մեծ հոսք , իսկ  ռադիացիոն ռեակցիաները կասեցնում են դրանց ≈ 1 վայրկյան բնութագրական ժամանակում։ Ավելին, պուլսացիաները միջուկի ներսում տարրական մասնիկների ռեակցիաները հետ ու առաջ են մղում՝ բարձրացնելով և իջեցնելով Ֆերմիի էներգիաները միջուկի ներսում. այդ մասնիկային ռեակցիաները կարող են պուլսացիոն էներգիան ջերմության վերածել մոտավորապես նույն արագությամբ, որով պուլսացիոն էներգիան ճառագայթվում է գրավիտացիայի միջոցով։ [տե՜ս Langer and Cameron (1969); մանրամասների և ցիտումների համար]

Նեյտրոնային աստղը որպես բաբախիչ

Արդյունքում մի քանի վայրկյանից ստանում ենք արագ պտտվող և կենտրոնախույս ուժերի պատճառով տափակած, սեղմված նեյտրոնային աստղ , որ ունի շատ ուժեղ , հավանաբար  Գաուս մագնիսական դաշտ , իսկ բաբախումները արդեն հանգել են։ Եթե աստղի առանցքային համաչափությունը խախտված է , օրինակ կենտրոնախույս ուժերով, կամ ոչ համաչափ մագնիսական դաշտով, ապա նրա պտույտը առաջացնում է գրավիտացիոն ալիքների կայուն հոսք, որոնք ազդում են աստղի վրա` քչացնելով պտտական շարժման էներգիան։

Անկախ ամեն ինչից՝ պտտվող մագնիսական դաշտը միևնույն է ճառագայթում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ։ Ալիքների արձակումը դանդաղեցնում է պտույտը և էներգիան փոխանցում է շրջակա միջավայր ՝ պայթեցնելով գազային ամպ  /նեբուլա/ [տե՜ս Pacini (1968)   Goldreich and Julian (1968) Ostriker and Gunn (1969) պարզագույն դիտարկումների համար]։

        Ինչ-որ մի ձև (իրականում ոչ ոք մանրամասնորեն չի հասկանում,  թե ինչպես) պտտվող նեյտրոնային աստղը դեպի տիեզերք է ճառագայթում կոհերենտ ռադիոալիքներ և լույս։ Ամեն անգամ երբ փունջը անցնում է երկրագնդի մոտով օպտիկական և ռադիո հեռադիտակները գրանցում են ճառագայթման իմպուլս։ Լույսը սինխրոն արձակվում է ռադիո ալիքների հետ միասին , բայց լույսի իմպուլսները ավելի շուտ են Երկիր հասնում  /մոտ մեկ վայրկյան խեցգետնի նեբուլայում գտնվող բաբախիչի համար/ քանի որ ռադիոալիքները դանդաղեցվում են ճանապարհին եղած պլազմայի պատճառով։ Սա 1973թ․-ի /դրությամբ/ տեսության էությունն է , որը նկարագրում է բաբախիչները և որը ընդունված է աստղաֆիզիկոսների մեծամասնության կողմից։

Բաբախիչների ճառագայթումը  որպես նեյտրոնային աստղերը

ուսումնասիրելու գործիք

Չնայած կոհերենտ ճառագայթման մեխանիզմը հասկանալի չէ, այնուամենայնիվ բաբախիչի ճառագայթումը կարող է հզոր գործիք լինել նեյտրոնային աստղերի էքսպերիմենտալ հետազոտման մեջ։ Ցանկացած բան , որ ազդում է աստղերի պտտման արագությանը(նույնիսկ եթե  չափ փոքր հարաբերական չափով), ապա կառաջացնի իմպուլսների գրանցման մեջ շեղումներ, որոնք կարելի է գրանցել Երկրից։ Եթե  աստղի կեղևն ու մանթիան բյուրեղային են , 1973թ․-ի տեսությունը կանխատեսում է , որ նրանք կարող են ենթակա լինել ճաքմանը, խզումային խախտմանը և սահելուն (աստղային երկրաշարժ) որոնք փոխում են աստղի իներցիայի մոմենտը և հետևաբար նաև պտտման արագությունը ։  Աստղի վրա ընկնող տիեզերական աղբը նույնպես ազդելու է պտույտի վրա։ Անկախ պատճառից , այսպիսի ներգործությունից հետո աստղը կարող է այլ կերպով պտտվել որոշ ժամանակ, և դրա անդրադարձ հետևանքը բացարձակ պինդ մարմնի վրա կախված է դրա խորքում գերհոսունության հետ։ Այսպիսով բաբախիչի դիտարկումը որոշակի ժամանակահատվածում կարող է արդյունքում տալ ինֆորմացիա նեյտրոնային աստղի կեղևի և խորքում եղած նյութերի մասին և ուստի նաև դրա զանգվածի և շառավղի մասին ։ Այս հանգամանքները քննարկված են  Ruderman (1972) ինչպես նաև Zel'dovich and Novikov (1971) հոդվածներում։