Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, einen Neutronenstern als Pulsar zu sehen?

Pulsare sind Neutronensterne, die einen Strahl elektromagnetischer Strahlung aussenden, der nicht mit seiner Rotationsachse ausgerichtet ist. Wenn die Erde diesen Strahlungsstrahl passiert, sehen wir einen Pulsar. Pulsare sind nur beobachtbar, wenn der Strahl die Sichtlinie des Beobachters kreuzt. Ansonsten können wir nur einen normalen Neutronenstern sehen.

Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Pulsar mit zufälliger Ausrichtung seinen Strahl von der Erde aus sieht? Wie viele von 100 Pulsaren werden einen Strahl haben, der die Erde überquert?

Antworten (3)

Die Wahrscheinlichkeit, gepulste Emission von einem Neutronenstern zu sehen, ist einfach der Bruchteil des Himmels, der vom Strahl bedeckt wird, dh der Raumwinkel des Strahls dividiert durch 4 π Steradiant.

Der Winkel, der von einem Pulsar mit einem breiten Emissionskegel am Himmel überstrichen wird ρ erweist sich

ζ = 4 π Sünde 2 ⁡ ( ρ 2 )
einen Bruchteil des Himmels bedecken
F = ζ 4 π = Sünde 2 ⁡ ( ρ 2 )
Der Öffnungswinkel ρ lässt sich oft aus der Periode des Pulsars ableiten. Viele langperiodische Pulsare gehorchen dem Power-Law-Modell ρ ∝ P − 1 / 2 ; Die Proportionalitätskonstante wird manchmal stückweise beschrieben. Millisekundenpulsare neigen jedoch dazu, von der nach unten abzuweichen P − 1 / 2 Verhältnis um einen Faktor von wenigen, wie in Abb. 12 von Kramer et al. (1998) :

Diagramm der Öffnungswinkelperiodenbeziehung

Wenn Sie einen repräsentativen Öffnungswinkel wählen möchten, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass ein bestimmter Pulsar seinen Strahl über die Erde schwenkt, ist es möglicherweise am besten, einen Winkel zu wählen, der aus der Periode des Pulsars berechnet wird. Wenn Sie sich dagegen für eine Population von Pulsaren mit zufälliger Periodenverteilung interessieren, wäre es besser, einfach einen Mittelwert von zu suchen ρ . Pflücken ρ = 40 ∘ , gibt zum Beispiel F ≈ 0,12 , wie Tuomas in ihrer Antwort zitiert, was ein vernünftiger Wert ist.

Nehmen Berechnungen wie diese keine ... "Wackeln" ... Komponente der Rotation an?
@StianYttervik Richtig, ich bin davon ausgegangen, dass es kein Wackeln gibt.

Wie viele von 100 Pulsaren werden einen Strahl haben, der die Erde überquert?

Ungefähr zwölf.

"Der Beaming-Anteil f , also der Mittelwert des Anteils beobachtbarer Pulsare oder die mittlere Wahrscheinlichkeit, einen normalen Pulsar zu beobachten, beträgt 0,124 ± 0,004." M. Kolonko et al.: Zur Pulsweitenstatistik in Radiopulsaren

Die anderen Antworten decken den geometrischen Teil ab, aber das sagt Ihnen nur, welcher Anteil der Pulsare als solche von der Erde aus gesehen wird. Die andere Frage ist, welcher Anteil der Neutronensterne überhaupt Pulsare sind. Wenn sie nicht pulsieren und nichts anderes Auffälliges tun, wie z. B. Akkrete von einem binären Begleiter, sind Neutronensterne sehr schwer zu finden. Eine gängige grobe Schätzung besagt, dass nur 1 % der Neutronensterne in unserer galaktischen Nachbarschaft nachweisbar sind, aber das ist sehr unsicher.

Wie groß ist die Wahrscheinlichkeit, einen Neutronenstern als Pulsar zu sehen?
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