Время видимости пульсара, движущегося во внешнем сильном гравитационном поле

  • Станислав Олегович Комаров Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

Аннотация

Рассмотрена задача о распространении излучения пульсара, движущегося во внешнем гравитационном поле. Получены соотношения, позволяющие вычислить интервалы времени, в которые пульсар не может быть зарегистрирован наземным наблюдателем. При этом проанализированы общерелятивистские эффекты, связанные как с искривлением траектории луча света, распространяющегося от пульсара к наблюдателю во внешнем гравитационном поле, так и с прецессией оси вращения пульсара, обусловленной взаимодействием его собственного момента импульса с внешним гравитационным полем. Показано, что в общем случае излучение пульсара, движущегося вблизи сверхмассивной черной дыры, может быть зарегистрировано наземным наблюдателем лишь в конечные интервалы времени, при этом их продолжительность может иметь порядок периода обращения пульсара вокруг черной дыры. Обсуждается возможность применения полученных результатов при поиске и исследовании пульсаров в окрестности центра Галактики. Построена численная модель, позволяющая определять время видимости пульсара для различных параметров его движения. Вследствие общерелятивистского рассмотрения данной задачи результаты оказываются справедливыми и для случая, когда пульсар движется в непосредственной близости от горизонта событий сверхмассивной черной дыры.

Биография автора

Станислав Олегович Комаров, Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

аспирант кафедры теоретической физики и астрофизики физического факультета. Научный руководитель – доктор физико-математических наук, профессор А. К. Горбацевич

Литература

  1. Morris Mark R. The environment of the Galaxyʼs central black hole. In: Falcke H. F., Hehl F. W. (eds). The galactic black hole. Lectures on general relativity and astrophysics. London : IOP Publ., 2003. P. 95–121.
  2. Genzel R., Gillesen S. The Galactic Center massive black hole and nuclear star claster. Rev. Mod. Phys. 2010. P. 3144–3195. DOI: 10.1103/RevModPhys.82.3121.
  3. Dokuchaev V. I., Eroshenko Yu. N. [Physical laboratory at the center of the Galaxy]. Usp. fiz. nauk. 2015. Vol. 185, issue 8. P. 829–843. DOI: 10.3367/UFNr.0185.201508c.0829 (in Russ.).
  4. Zhang F., Lu Y., Yu Q. On testing the Kerr metric of the massive black hole in the Galactic Center via stellar orbital motion: full general relativistic treatment. The Astrophys. J. 2015. Vol. 809, No. 1. P. 1–27. DOI: 10.1088/0004-637X/809/2/127.
  5. Zhang F., Saha P. Probing the Spinning of the Massive Black Hole in the Galactic Center via Pulsar Timing: A Full Relativistic Treatment. The Astrophys. J. 2017. Vol. 849, No. 1. P. 1–15. DOI: 10.3847/1538-4357/aa8f47.
  6. Tarasenko A. Reconstruction of a compact object motion in the vicinity of a black hole by its electromagnetic radiation. Phys. Rev. D. 2010. Vol. 81, issue 12. Article ID: 123005. P. 1–10. DOI: 10.1103/PhysRevD.81.123005.
  7. Zhang F., Lu Y., Yu Q. On the existence of pulsars in the vicinity of the massive black hole in the Galactic Center. The Astrophys. J. 2014. Vol. 784, No. 1. P. 1–8. DOI: 10.1088/0004-637X/784/2/106.
  8. Hailey C. J., Mori K., Bauer F. E., et al. A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy. Nature. 2018. Vol. 556. P. 70–73. DOI: 10.1038/nature25029.
  9. Shapiro S. L., Teukolsky S. A. Black holes, white dwarfs, and neutron stars. The physics of compact objects. New York : John Wiley & Sons, 1983. Russ. ed.: Shapiro S. L., Teukolsky S. A. Chernye dyry, belye karliki i neitronnye zvezdy : in 2 parts. Moscow : Mir, 1985.
  10. Wang Y., Creighton T., Price R., et al. Strong fiel effects on pulsar arrival times: general orientations. The Astrophys. J. 2009. Vol. 705, No. 2. P. 1252–1259. DOI: doi:10.1088/0004-637X/705/2/1252.
  11. Stovall K., Creighton T., Price R. H., et al. Observability of pulsar beam bending by the Sgr A* black hole. The Astrophys. J. 2012. Vol. 744, No. 2. P. 1–8. DOI: 10.1088/0004-637X/744/2/143.
  12. Stephani H. Relativity. An introduction to special and general relativity. Cambridge : Camb. Univ. Press, 2004.
  13. Dixon W. G. A covariant multipole formalism for extended test bodies in general relativity. Nuovo Cimento. 1964. Vol. 34, issue 2. P. 317–339. DOI: 10.1007/BF02734579.
  14. Chandrasekhar S. The mathematical theory of black holes. New York : Oxford Univ. Press, 1983. Russ. ed.: Chandrasekhar S. Matematicheskaya teoriya chernykh dyr : in 2 parts. Moscow : Mir, 1986. Part 1.
  15. Korn G. A., Korn T. M. Mathematical handbook for scientists and ingineers. Definitions, theorems and formulas for reference and review. New York : McGraw – Hill [Book Co.]. 1968. Russ. ed.: Korn G., Korn T. Spravochnik po matematike (dlya nauchnykh rabotnikov i inzhenerov). Moscow : Nauka, 1973.
Опубликован
2019-02-07
Ключевые слова: внешнее гравитационное поле, гравитационное линзирование, пульсар, центр Галактики
Как цитировать
Комаров, С. О. (2019). Время видимости пульсара, движущегося во внешнем сильном гравитационном поле. Журнал Белорусского государственного университета. Физика, 2, 141-150. Доступно по https://journals.bsu.by/index.php/physics/article/view/496
Выпуск
№ 2 (2018): Журнал Белорусского государственного университета. Физика
Раздел
Астрофизика

Copyright (c) 2018 Журнал Белорусского государственного университета. Физика

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).