Содержание
Иногда сбоят
Мы знаем, что существуют пульсирующие тела, иначе говоря — пульсары. Они вращаются вокруг себя. По старым предположениям “сбои” происходят, когда меняется скорость вращения, что приводит к изменению звездной коры. Это явление можно назвать “звездным землетрясением” по схожести с земным явлением. Однако, это лишь предположение ученых, объективные доказательства не предоставлены. В наше время ученые доказали лишь то, что энергия, которая выделяется при подобном звездотрясении, слишком мало для совершения “сбоя”. Поэтому кроме предыдущего утверждения, было выдвинуто еще одно. Его же можно объяснить, благодаря изменениям в сверхтекучем ядре. Ученые смогли заглянуть внутрь, и увидеть, что в ее внутренностях есть три разных компонента. Один из этих компонентов состоит из сверхтекучих нейтронов во внутреннем слое коры, сначала движется наружу и соприкасается о твердую внешнюю кору, это заставляет ее раскручиваться. Затем второй слой из сверхтекучей жидкости, тот, что движется в ядре, настигает первый, что способствует замедлению вращения небесного тела.
Жидкая гора
Поднять большую волну в океане нейтронной звезды трудно — мешают высокая плотность и очень сильная гравитация. Зато можно строить жидкие горы. Удерживать вещество от растекания помогает сильное магнитное поле.
Вещество нагрето до высокой температуры, плотность крайне высока — электроны оторваны от ядер. Плазма. Заряженные частицы не любят двигаться поперёк силовых линий магнитного поля. Поток вещества со звезды-соседки течёт на магнитные полюса нейтронной звезды как бы по магнитной трубе. И когда всё это падает в океан, плазма не может быстро растечься. Возникает жидкая магнитная гора высотой около метра (твёрдые «горы» на поверхности твёрдой коры вряд ли вырастают выше нескольких миллиметров).
Существование таких гор должно иметь интересное следствие. Из-за нарушения сферической (а заодно и цилиндрической) симметрии, поскольку магнитные полюса не совпадают с полюсами вращения, нейтронная звезда становится источником гравитационных волн. Правда, не слишком мощным, поэтому пока мы не можем напрямую поймать этот сигнал. Но потери момента импульса (то есть, упрощая, энергии вращения) за счёт испускания гравитационных волн можно обнаружить по косвенным свидетельствам, изучая параметры вращения.
Рождение на кончике пера
Открытие в 1932 году новой элементарной частицы нейтрона заставило астрофизиков задуматься над тем, какую роль он может играть в эволюции звезд. Два года спустя было высказано предположение о том, что взрывы сверхновых звезд связаны с превращением обычных звезд в нейтронные. Затем были выполнены расчеты структуры и параметров последних, и стало ясно, что если небольшие звезды (типа нашего Солнца) в конце своей эволюции превращаются в белых карликов, то более тяжелые становятся нейтронными. В августе 1967 года радиоастрономы при изучении мерцаний космических радиоисточников обнаружили странные сигналы фиксировались очень короткие, длительностью около 50 миллисекунд, импульсы радиоизлучения, повторявшиеся через строго определенный интервал времени (порядка одной секунды). Это было совершенно не похоже на обычную хаотическую картину случайных нерегулярных колебаний радиоизлучения. После тщательной проверки всей аппаратуры пришла уверенность, что импульсы имеют внеземное происхождение. Астрономов трудно удивить объектами, излучающими с переменной интенсивностью, но в данном случае период был столь мал, а сигналы столь регулярны, что ученые всерьез предположили, что они могут быть весточками от внеземных цивилизаций.
А потому первый пульсар получил название LGM-1 (от английского Little Green Men «Маленькие Зеленые Человечки»), хотя попытки найти какой-либо смысл в принимаемых импульсах окончились безрезультатно. Вскоре были обнаружены еще 3 пульсирующих радиоисточника. Их период опять оказался много меньше характерных времен колебания и вращения всех известных астрономических объектов. Из-за импульсного характера излучения новые объекты стали называть пульсарами. Это открытие буквально всколыхнуло астрономию, и из многих радиообсерваторий начали поступать сообщения об обнаружении пульсаров. После открытия пульсара в Крабовидной Туманности, возникшей из-за взрыва сверхновой в 1054 году (эта звезда была видна днем, о чем упоминают в своих летописях китайцы, арабы и североамериканцы), стало ясно, что пульсары каким-то образом связаны с вспышками сверхновых звезд.
Скорее всего, сигналы шли от объекта, оставшегося после взрыва. Прошло немало времени, прежде чем астрофизики поняли, что пульсары это и есть быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые они так долго искали.
Крабовидная туманность Вспышка этой сверхновой звезды (фото вверху), сверкавшей на земном небосклоне ярче Венеры и видимой даже днем, произошла в 1054 году по земным часам. Почти 1 000 лет это очень маленький срок по космическим меркам, и тем не менее за это время из остатков взорвавшейся звезды успела образоваться красивейшая Крабовидная туманность. Данное изображение является композицией двух картинок: одна из них получена космическим оптическим телескопом «Хаббл» (оттенки красного), другая рентгеновским телескопом «Чандра» (голубой). Хорошо видно, что высокоэнергичные электроны, излучающие в рентгеновском диапазоне, очень быстро теряют свою энергию, поэтому голубые цвета превалируют только в центральной части туманности. Совмещение двух изображений помогает более точно понять механизм работы этого удивительнейшего космического генератора, излучающего электромагнитные колебания широчайшего частотного диапазона от гамма-квантов до радиоволн. Хотя большинство нейтронных звезд было обнаружено по радиоизлучению, все же основное количество энергии они испускают в гамма- и рентгеновском диапазонах. Нейтронные звезды рождаются очень горячими, но достаточно быстро охлаждаются, и уже в тысячелетнем возрасте имеют температуру поверхности около 1 000 000 К. Поэтому только молодые нейтронные звезды сияют в рентгеновском диапазоне за счет чисто теплового излучения.
Море синее зажгли
При наличии мощного аккреционного потока над океаном идёт термоядерное горение водорода и гелия. Последний превращается, как правило, в углерод. Так что в основном океан будет состоять именно из него. Очень хочется назвать это жидким алмазом (ведь давление там гигантское), но это было бы преуменьшением. Нас ждёт сюрприз! Разогретый почти до миллиарда градусов океан углерода с плотностью в десять миллиардов раз больше, чем у воды, взрывается. Это термоядерное горение. Вспышка длится около часа, и за это время выделяется столько энергии, сколько Солнце высвечивает за год. Энергии настолько много, что уносить её приходится нейтрино.
Но не у всякой нейтронной звезды углеродный океан загорается часто. Надо, чтобы в месте падения вещество не успело быстро растечься, тогда там возникнет область с особенно высокими температурой и плотностью.
Физика нейтронных звезд
Подобные объекты немногочисленны во Вселенной, как может показаться на первый взгляд. Как правило, нейтронная звезда может быть одна на тысячу звезд. Секрет такого небольшого числа заключается в уникальности эволюционных процессов, которые предшествуют рождению нейтронных звезд. Все звезды по-разному проживают свою жизнь. По-разному выглядит и финал звездной драмы. Масштабы действа определяются массой звезды. Чем больше масса космического тела, чем массивнее звезда, тем выше вероятность того что ее смерть будет быстрой и яркой.
Взрыв Сверхновой
Постоянно увеличившиеся силы гравитации приводят к трансформации звездного вещества в тепловую энергию. Этот процесс невольно сопровождается колоссальным выбросом – взрывом Сверхновой. Результатом такого катаклизма становится новый космический объект – нейтронная звезда.
Все это приводит к мгновенному высвобождению энергии, разбрасывающей внешние слои звездной материи во все стороны. На месте звезды возникает расширяющаяся туманность. Такая трансформация может произойти с любой звездой, однако при этом результаты коллапса могут быть разными.
Если масса космического объекта невелика, к примеру, мы имеем дело с желтым карликом вроде Солнца, на месте вспышки остается белый карлик. В том случае, если масса космического монстра превышает солнечную массу в десятки раз, в результате обрушения мы наблюдаем вспышку Сверхновой. На месте былого звездного величия образуется нейтронная звезда. Сверхмассивные звезды, масса которых в сотни раз больше массы Солнца, завершают свой жизненный цикл, нейтронная звезда является промежуточным этапом. Продолжающееся гравитационное сжатие приводит к тому, что жизнь нейтронной звезды завершается появлением черной дыры.
Варианты развития
В результате коллапса от звезды остается только ядро, продолжающееся сжиматься. В связи с этим, характерной особенностью нейтронных звезд являются высокая плотность и огромная масса при мизерных размерах. Так масса нейтронной звезды диаметром 20 км. в 1,5-3 раза больше массы нашей звезды. Происходит уплотнение или нейтронизация электронов и протонов в нейтроны. Соответственно, при уменьшении объема и размеров, стремительно увеличивается плотность и масса звездного вещества.
Общая информация
Среднестатистическая нейтронная звезда обычно попадает в интервал, составляющий 1,3-1,5 солнечных масс. Говоря о теоретически допустимых космических телах, диапазон их массовых значений составляет 0,1-2,16 масс земного светила. Самые массивные космические объекты такого плана – следующие:
- VELA X-1 с весовым параметром 1,88 масс Солнца;
- PSR J1614-2230 с показателем 1,97 весов земного светила;
- PSR J0348 + 0432 с предварительной оценкой массового параметра приблизительно в 2,01 масс Солнца.
Вспышка нейронной звезды
Нейтронная звезда – тело, обладающее гравитацией. Она уравновешивается посредством давления нейтронного газа, являющегося вырожденным. Максимальная величина массы задаётся так называемым пределом Оппенгеймера-Волкова. Его численное значение обычно пребывает в зависимости от уравнения состояния вещества в области ядерной части. В теории есть убеждения, что при повышении плотности возникнет вероятность перерождения в иной вид.
Что касается магнитного поля, которым обладает каждая нейтронная звезда, в области поверхности оно обычно достигает значения, равного 10^12 – 10^13 ГС. Начиная с 90-х годов прошлого столетия, некоторые светила нейтронного типа отождествлены как светила, имеющие магнитное поле, равное 10^14 ГС и более. При критически больших значениях наблюдается протекание специфических релятивистских эффектов, поляризации вакуума и т. д.
К 2015 г. была открыта ещё не одна нейтронная звезда. Около 90% всех обнаруженных объектов являются одиночными. В сумме в нашей галактической системе может присутствовать огромное число таких объектов, достигающее 10^8 или даже 10^9 единиц. Для всех них характерна существенная скорость движения, видимость с Земли в различных спектральных диапазонах, в т. ч. оптического диапазона.
Способны принимать к себе планеты
Нейтронные, впрочем как и иные типы, умеют не только принимать планеты, но и заводить собственную систему. Планеты будут находиться в двойной звездной системе звезд. Такая звездочка в двойной системе обладает способностью целиком уничтожить атмосферу своего партнера, оставить лишь пустую массу. Именно такую массу ученые склонны рассматривать либо как планету, либо как объект звездного происхождения.
Подобные планетные системы, которые были подтверждены, имеются, но в малом количестве, всего лишь две. Первая состоит из трех планет: Полтергейст, Фобетор, Драугр. А вторая система содержит всего лишь один внесолнечный объект.
Может существовать жизнь на такой планете? До недавнего времени считалось, что жизни на таких планетах не может быть. Так считали, потому что звезды такого типа могут излучать вредные рентгеновские лучи, которые могут убить все живое, а именно разрушить атмосферу планеты. Но, изучив подробнее, ученые узнали, что на таких планетах более толстая атмосферная оболочка. Именно это и послужило для предположения о наличии жизни на этих объектах. Единственное, что можно ожидать, это очень темная поверхность, а также давление выше, чем земное. По предположениям ученых жизнь может быть похожей на земных хемотрофов. Это такие организмы, которые окисляют химические соединения, а также могут воспринимать опасные лучи. Но, нельзя абсолютно отрицать наличие более сложных организмов.
Слайды и текст этой презентации
НЕЙТРОННЫЕ ЗВЁЗДЫ
Нейтронные звезды, которые часто называют «мертвыми», являются удивительнейшими объектами. Открытие в 1932 году новой элементарной частицы — нейтрона заставило астрофизиков задуматься над тем, какую роль он может играть в эволюции звезд. Нейтронные звезды рождаются очень горячими, но достаточно быстро охлаждаются.
Рис.1 Нейтронная звезда
ФИЗИКА ПУЛЬСАРА
Красный сигарообразный кокон позади пульсара — это та часть пространства, где испускаемые нейтронной звездой электроны и протоны излучают мягкие гамма-кванты. . Свое название пульсар B1957+20 получил по той простой причине, что его мощнейшее излучение сжигает соседа.
Рис. 2. Черная вдова
Пульсар — это огромный намагниченный волчок, крутящийся вокруг оси, не совпадающей с осью магнита.
ВСЕСИЛЬНАЯ ГРАВИТАЦИЯ
От гиганта, во много раз превышавшего размерами и массой наше Солнце, остается плотный горячий объект размером около 20 км, с тонкой атмосферой (из водорода и более тяжелых ионов) и гравитационным полем, в 100 млрд. раз превышающим земное.
Яркая точка в верхней части рисунка — SGR-пульсар, а неправильный контур — положение объекта, вспыхнувшего 5 марта 1979 года.
Рис. 3.
ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕЙТРОННОЙ ЗВЕЗДЫ
Если звезда маленькая, типа нашего Солнца, то происходит вспышка и образуется белый карлик. Если масса светила более чем в 10 раз превышает Солнечную массу, то такое обрушение приводит к вспышке сверхновой звезды и образуется обычная нейтронная звезда. Если же сверхновая вспыхивает на месте совсем большой звезды, с массой 20—40 Солнечных, и образуется нейтронная звезда с массой большей трех Солнц, то процесс гравитационного сжатия приобретает необратимый характер и образуется черная дыра.
МАГНЕТАРЫ
Для объяснения мощных гамма и рентгеновских вспышек была предложена модель магнетара — нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем.
Рис. 5.
Ученые полагают, что SGR и AXP являются фазами жизни одного и того же класса объектов.
Рис. 4.
Только новейшие исследования космической обсерватории «Чандра» позволили разгадать загадочное поведение этого объекта. Оказалось, что это не одна, а две нейтронные звезды.
Загадка 4U2127 разгадана
Рис. 6.
Вывод
Всего на сегодняшний день астрономы обнаружили около 1 200 нейтронных звезд. Из них более 1 000 являются радио пульсарами, а остальные — просто рентгеновскими источниками.
Общие сведения
Общая схема внутреннего строения
Эти интересные объекты, рождаются от некогда массивных гигантов, которые в четыре-восемь раз больше нашего Солнца. Происходит это во вспышке сверхновой.
После такого взрыва внешние слои выбрасываются в космос, ядро остается, но она больше не в состоянии поддерживать ядерный синтез. Без внешнего давления от вышележащих слоев, она коллапсирует и катастрофически сжимается.
Несмотря на свой малый диаметр — около 20 км, нейтронные звезды могут похвастаться в 1,5 раза большей массой нежели чем у нашего Солнца. Таким образом, они являются невероятно плотными.
Маленькая ложка вещества звезды на Земле будет весить около ста миллионов тонн. В ней протоны и электроны объединяются в нейтроны – этот процесс называется нейтронизацией.
Состав
Состав их неизвестен, предполагают, что они могут состоять из сверхтекучей нейтронной жидкости. Они обладают чрезвычайно сильным гравитационным притяжением, гораздо больше, чем у Земли и даже у Солнца. Это гравитационные силы особенно впечатляют, поскольку она имеет небольшой размер. Все они вращаются вокруг оси. При сжатии, угловой момент вращения сохраняется, а из-за уменьшения размеров, скорость вращения возрастает.
Нейтронные звезды в одной картинке
Из-за огромной скорости вращения, внешняя поверхность, представляющая собой твердую «кору» периодически трескается и происходят «звездотрясения», которые замедляют скорость вращения и сбрасывают «излишки» энергии в космос.
Ошеломляющее давление, которое существуют в ядре, может быть похоже на то, которое существовало в момент большого взрыва, но к сожалению, его нельзя смоделировать на Земле. Поэтому эти объекты являются идеальными природными лабораториями, где мы можем наблюдать энергии недоступные на Земле.
Радиопульсары
Радиоульсары были открыты в конце 1967 г. аспирантом Jocelyn Bell Burnell как радиоисточники, которые пульсируют на постоянной частоте. Радиация, испускаемая звездой, видна как пульсирующий источник излучения или пульсар.
Схематическое изображение вращения нейтронной звезды
Радиопульсары (или просто пульсар) — это вращающиеся нейтронные звезды, струи частиц которых, движутся почти со скоростью света, как вращающийся луч маяка.
После непрерывного вращения, в течение нескольких миллионов лет, пульсары теряют свою энергию и становятся нормальными нейтронными звездами. На сегодня известно только около 1000 пульсаров, хотя их могут быть сотни в галактике.
Радиопульсар в Крабовидной туманности
Некоторые нейтронные звезды испускают рентгеновское излучение. Знаменитая Крабовидная туманность — хороший пример такого объекта, образовавшейся во время взрыва сверхновой. Эта вспышка сверхновой наблюдалась в 1054 году нашей эры.
Ветер от Пульсара, видео телескопа Чандра
Радиопульсар в Крабовидной туманности, сфотографированный с помощью космического телескопа Хаббла через фильтр 547nm (зеленый свет) с 7 августа 2000 года по 17 апреля 2001 года.
Пульсар в Крабовидной туманности
Магнетары
Нейтронные звезды имеют магнитное поле в миллионы раз сильнее, чем самое сильное магнитное поле, производимое на Земле. Они также известны как магнетары.
Магнетар в представлении художника
Планеты у нейтронных звезд
На сегодня известно, что у четырех есть планеты. Когда она находится в двойной системе, то возможно измерить ее массу. Из числа таких двоичных систем в радио или рентгеновском диапазоне, измеренные массы нейтронных звезд были примерно в 1.4 раза больше массы Солнца.
Двойные системы
Аккрецирующая нейтронная звезда, схема
Совсем иной тип пульсаров виден в некоторых рентгеновских двойных системах. В этих случаях, нейтронная звезда и обычная образуют двойную систему. Сильное гравитационное поле тянет материал из обычной звезды. Материал, падающий на нее в процессе аккреции, нагревается так сильно, что производит рентгеновские лучи. Импульсные рентгеновские лучи видны, когда горячие пятна на вращающемся пульсаре проходят через луч зрения с Земли.
Для бинарных систем, содержащих неизвестный объект, эта информация помогает отличить: является ли он нейтронной звездой, или например черной дырой, потому что черные дыры куда более массивные.
Нейтронные звёзды
Category:Коротко и ясно о самом интересном
Нейтронная звезда в разрезе (v.uecdn.es).
Магнитар (тип нейтронных звёзд с исключительно сильным магнитным полем). Рисунок (ESO/L. Calçada).
Джоселин Белл Бернелл, первооткрыватель пульсаров (alchetron.com).
Нейтронная звезда EXO 0748-676 (синяя сфера в изображении) вращается вокруг общего центра масс вместе с обычной звездой. Художник показал, как вещество обычной звезды перетекает на нейтронную звезду под действием её сильной гравитации (NASA).
Кассиопея A – остаток сверхновой в созвездии Кассиопея, на расстоянии 11 тысяч световых лет от Солнца. В результате взрыва, который произошёл примерно в 1680 году, образовалась нейтронная звезда – самая молодая из наблюдаемых нейтронных звёзд нашей Галактики. Изображение составлено из трёх фотографий. Красный цвет – данные в инфракрасном диапазоне (телескоп «Спитцер»), оранжевый – видимый диапазон (телескоп «Хаббл»), зелёный и синий – рентгеновский диапазон (телескоп «Чандра»). На врезке – иллюстрация художника (X-ray: NASA / CXC / UNAM / Ioffe / D.Page, P.Shternin et al; Optical: NASA / STScI; Illustration: NASA / CXC / M.Weiss).
Следующее важное открытие шестидесятых годов – нейтронные звезды. Нейтронными звёздами я занимаюсь профессионально, у меня даже есть про них популярная книжка «Суперобъекты: звезды размером с город»
Открыты они были совершенно случайно, и это открытие в 1974 году было отмечено Нобелевской премией. Интересно, что девушка, которая их, собственно, и открыла, не была включена в число лауреатов – это считается одной из самых больших ошибок Нобелевского комитета. Нейтронные звёзды вобрали в себя всю физику, и это очень легко объяснить. Мы берём любой объект, начинаем его сжимать, и он становится всё концентрированнее. Выше температура, плотность, магнитные поля, гравитационные – всё интереснее и интереснее. Мы приближаемся к экстремальному режиму. Если вы пережмёте, то всё упадёт в чёрную дыру. И тогда информация к нам из-под горизонта не попадёт. А нейтронная звезда – это там, где природа вовремя остановилась. Часть процессов нам видна напрямую, если это происходит вблизи поверхности, часть не видна, потому что это происходит под поверхностью и в центре, но косвенными методами мы можем это вытаскивать. И это чрезвычайно важная, интересная область физики и астрофизики. Есть большая популяция самых разных нейтронных звёзд, их любят за эти экстремальные свойства. Пульсары используют для проверок теория гравитации, за открытие первой двойной нейтронной звезды (нейтронная звезда плюс нейтронная звезда) тоже дали Нобелевскую премию по физике. Это стало на тот момент лучшим тестом для проверки Общей теории относительности. Сейчас мы ждём, когда будут открыты слияния нейтронных звёзд и гравитационные волны от этого события. Это крайне интересно потому, что мы всё-таки хотим в деталях узнать, что находится внутри нейтронной звезды. Чтобы узнать, что находится внутри какого-то предмета, его надо разобрать. Чтобы разломать нейтронную звезду, нужна другая нейтронная звезда. Поэтому самый лучший способ это сделать – попытаться увидеть, как две нейтронные звезды сольются, при этом произойдёт яркая вспышка. И, по всей видимости, вспышки мы такие наблюдаем. Много важной информации приходит с гравитационными волнами. И мы ждём, пока детектор LIGO или достигнет такой чувствительности, чтобы точно за несколько месяцев увидеть это событие, или просто нам повезёт, и на расстоянии меньше, чем 100 млн световых лет произойдёт такое слияние, и тогда LIGO сможет это увидеть. Тогда мы сможем узнать, из чего состоят нейтронные звёзды. Это очень важный вопрос, важный не только для астрономии. То есть снова мы говорим о том, что важное астрономическое открытие выходит за рамки просто астрономии. В данном случае это будет важно для ядерной физики, и отчасти для физики элементарных частиц.
Это – глава из стенгазеты, выпущенной благотворительным проектом «Коротко и ясно о самом интересном». Нажмите на миниатюру газеты ниже и читайте остальные статьи по интересующей вас тематике. Спасибо!
Материал выпуска любезно предоставил Сергей Борисович Попов – астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор Российской академии наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штернберга Московского государственного университета, лауреат нескольких престижных премий в области науки и просвещения. Надеемся, что знакомство с выпуском будет полезно и школьникам, и родителям, и учителям – особенно сейчас, когда астрономия снова вошла в список обязательных школьных предметов (приказ №506 Минобрнауки от 7 июня 2017 года).
Что нужно планете, чтобы быть обитаемой?
Самая большая угроза обитаемости — потеря жидкой воды и газовой оболочки. Пульсар излучает в рентгеновском диапазоне, то есть агрессивнее обычной звезды «обдирает» со своих планет и то, и другое. Водород из атмосферы слишком быстро уходит в космос, а значит, важнее всего то, сколько у планеты останется более тяжелых газов (о механизмах, из-за которых это происходит, например, на Земле, см. , а также David C. Catling, Kevin J. Zahnle. The Planetary Air Leak).
Здесь у пульсарных планет всё неплохо. При втором и третьем (то есть наиболее вероятных) сценариях их формирования они образуются из материала, существенно обогащенного тяжелыми элементами (так в астрономии называют все элементы тяжелее гелия). Именно в сверхновых и нарабатывается основная масса тяжелых элементов во Вселенной, включая те, что составляют наш организм. На обычные планеты они попадают непрямым путем — из тех взрывов далеких сверхновых, что некогда обогатили газопылевое облако, из которого возникли эти планеты. Но в диски, из которых возникают пульсарные планеты, тяжелые элементы будут приходить напрямую, «из первоисточника». Звезда-компаньон в двойной системе из третьего сценария получит значительное количество таких элементов из выброшенного при взрыве сверхновой вещества. После уничтожения компаньона они высвободятся и будут использованы при формировании планет. Так что там будет довольно много кислорода и воды. Сходная ситуация будет и во втором сценарии, хотя из-за отсутствия звезды-компаньона, которая «поймала» бы на свою поверхность часть материала сверхновой, тяжелых элементов у пульсарных планет будет несколько меньше.
В случае системы PSR B1257+12 атмосфера и гидросфера двух ее планет может быть особенно толстой. Ведь PSR B1257+12 c (Полтергейст) и PSR B1257+12 d (Фобетор) — суперземли, они в 3,9–4,3 раза массивнее нашей. По мере роста массы планеты ее атмосфера набирает массу экспоненциально. На телах в несколько раз тяжелее Земли газовая оболочка должна быть в сотни тысяч или даже миллионы раз массивнее земной. Большая масса атмосферы пульсарных планет и ее толщина чрезвычайно важны при оценке их потенциальной обитаемости.
Как уже говорилось выше, пульсары могут быть весьма яркими в рентгеновском диапазоне, но при этом почти не излучают в оптическом. Скажем, PSR B1257+12 имеет (полную энергию, излучаемую телом в виде электромагнитных волн во всех диапазонах) в 7,2 раза больше, чем у Солнца, но не более 0,003% от нее приходится на видимый свет и ближнее ИК-излучение. Основная часть энергии, которую пульсарная планета получает от своей звезды, приходит к ней в виде рентгеновского излучения и пульсарного ветра (о пульсарном ветре см. J. G. Kirk, Y. Lyubarsky, and J. Petri. 2009. The theory of pulsar winds and nebulæ).
Пульсарный ветер состоит из заряженных частиц, разогнанных мощным магнитным полем вращающейся нейтронной звезды до релятивистских скоростей (см.: Relativistic speed). При попадании в атмосферу планеты они сталкиваются с ее частицами, тоже ионизируя их. Попутно возникают фотоны гамма-излучения, распространяющиеся во все стороны и постепенно передающие свою энергию соседним частицам. (Отдаленно похожие процессы в виде широких атмосферных ливней происходят и на Земле, см. Космические дожди.) Сходную роль играют и фотоны рентгеновского излучения. Попадая в верхние слои атмосферы пульсарной планеты, они должны ионизировать ее атомы. С одной стороны, оба процесса нагревают атмосферу пульсарной планеты, что повышает вероятность ее обитаемости. С другой — ионизация частиц в атмосфере означает, что многие из них наберут вторую космическую скорость и навсегда покинут подобное тело.
