¿Por qué se coliman los haces de radiación de los púlsares?

Cuando las partículas cargadas se aceleran alejándose de los polos magnéticos de la estrella de neutrones, se unen a caminos helicoidales a lo largo de las líneas del campo magnético por la fuerza de Lorentz (ver por ejemplo aquí ). Dado que las partículas se desplazan en trayectorias helicoidales, siguen acelerando y, por lo tanto, emiten radiación electromagnética, conocida como radiación de sincrotrón . Esta radiación es emitida por partículas que son altamente relativistas desde nuestro punto de vista, en cuyo caso los campos eléctricos y magnéticos de la radiación emitida son (Lorentz) transformados de acuerdo a la relatividad especial , resultando en los fenómenos de Doppler boosting y Doppler beaming . en la dirección en que se desplazan las partículas.

Aquí se describe el mecanismo básico , aquí se dan algunas fórmulas , pero el resultado básico es que la radiación emitida por una partícula cargada en aceleración se concentra en un cono estrecho en la dirección de desplazamiento, con un ángulo de apertura del haz de aproximadamente$2/\gamma$(en radianes), donde$\gamma= (1-v^2/c^2)^{-1/2}$, es el factor relativista de Lorentz. En la práctica, para el ejemplo de un púlsar, creo que este ángulo es tan pequeño que no es lo que determina la colimación general de la radiación. El grado real de colimación dependería de cuánto se hayan desviado las líneas del campo magnético entre dejar la superficie de la estrella de neutrones y donde se emite la mayor parte de la radiación. Estos problemas y los mecanismos de emisión exactos no son problemas resueltos.

Exactamente el mismo fenómeno se encuentra en los aceleradores de sincrotrón, que es de donde proviene el nombre. Aquí, las partículas cargadas emiten radiación cuando son dobladas en su camino por imanes fuertes. Esta es una pérdida de energía molesta si está tratando de acelerar las partículas, o una característica útil si desea utilizar la radiación de sincrotrón para hacer experimentos.

Volviendo a su pregunta original, intenta separar el problema de un chorro de materia relativista de un haz colimado; pero van de la mano. La radiación emitida por la materia que se mueve a velocidades relativistas siempre será impulsada y emitida (es decir, colimada) en la dirección de avance.

Campos magnéticos.

Los haces se generan a partir de partículas cargadas que se mueven en campos magnéticos. El púlsar es el resultado del colapso de una gran estrella y el campo magnético de la estrella original se comprime, creando un campo muy fuerte.

De EVIDENCIA ADICIONAL PARA HACES DE PARTÍCULAS COLIMADAS DE PÚLSARES Y PRECESIÓN (2007) :

"Una abrumadora mayoría de los observadores y teóricos que interpretan estas observaciones parecen sugerir y respaldar la siguiente imagen básica. Las características en forma de chorro casi a lo largo del eje de simetría, que dividen en dos los arcos y el resplandor difuso que se esparce a su alrededor, se identifican con flujos colimados de partículas relativistas. a lo largo del eje de giro del remanente compacto central, un púlsar".

Similar al eje magnético de la tierra, pero en este caso, del púlsar.