Неутронни звезди: Определение и факти

Създаване на неутронни звезди

Неутронните звезди се създават, когато гигантските звезди умират в свръхнови и техните ядра се срутват, като протоните и електроните по същество се стопяват един в друг, за да образуват неутрони. (Изображение: НАСА / Дана Бери)





Неутронните звезди са звездни обекти с размер на град с маса около 1,4 пъти по-голяма от тази на Слънцето. Родени от експлозивната смърт на друга, по -големи звезди, тези малки предмети носят доста удар. Нека да разгледаме какви са те, как се образуват и как варират.

Звезден феникс

Когато звездите четири до осем пъти по-масивни от слънцето избухнат в яростна свръхнова, външните им слоеве могат да се издухат в често грандиозен дисплей, оставяйки след себе си малко, плътно ядро, което продължава да се срутва. Гравитацията притиска материала към себе си толкова силно, че протоните и електроните се комбинират, за да образуват неутрони, давайки името „неутронна звезда“. [Снимки на свръхнова: страхотни изображения на звездни експлозии]

Неутронните звезди опаковат масата си в диаметър 20 километра (12,4 мили). Те са такива плътна че една чаена лъжичка ще тежи милиард тона - ако приемем, че по някакъв начин сте успели да хванете проба, без да бъдете уловени от силното гравитационно привличане на тялото. Средно гравитацията на неутронна звезда е 2 милиарда пъти по -силна от гравитацията на Земята. Всъщност той е достатъчно силен, за да огъне значително радиацията от звездата в процес, известен като гравитационно лещане, което позволява на астрономите да видят част от задната страна на звездата.



Силата на свръхнова, която я е родила, дава на звездата изключително бързо въртене, което я кара да се върти няколко пъти в секунда. Неутронните звезди могат да се въртят толкова бързо, колкото 43 000 пъти в минута, като постепенно се забавят с течение на времето.

Отворете Star Cluster Messier 50

Ако неутронна звезда е част от двоична система, която е оцеляла след смъртоносния взрив от своята свръхнова (или ако е уловила преминаващ спътник), нещата могат да станат още по -интересни. Ако втората звезда е по-малко масивна от слънцето, тя изтегля масата от своя спътник в лоб на Рош, облак от материал, подобен на балон, който обикаля около неутронната звезда. Съпътстващите звезди до 10 пъти масата на слънцето създават подобни трансфери на маса, които са по -нестабилни и не траят толкова дълго.



Звездите са повече от 10 пъти по -масивни от слънчевите, пренасящи материал под формата на звезден вятър. Материалът тече по магнитните полюси на неутронната звезда, създавайки рентгенови пулсации при нагряване.

До 2010 г. приблизително 1800 пулсара бяха идентифицирани чрез радиооткриване, а други 70 бяха открити чрез гама-лъчи. Някои пулсари дори имат планети, които обикалят около тях - а някои може да се превърнат в планети.

Видове неутронни звезди

Някои неутронни звезди имат струи от материали, изтичащи от тях с почти скоростта на светлината. Докато тези лъчи преминават покрай Земята, те светят като крушката на фар. Учените ги нарекоха пулсари след пулсиращия им вид . Нормалните пулсари се въртят между 0,1 и 60 пъти в секунда, докато милисекундни пулсари могат да доведат до 700 пъти в секунда.



Когато рентгеновите пулсари улавят материала, изтичащ от по-масивни спътници, този материал взаимодейства с магнитното поле, за да произвежда мощни лъчи, които могат да се видят в радио, оптичен, рентгенов или гама-спектър. Тъй като основният им източник на енергия идва от материала на техния спътник, те често се наричат ​​„пулсари, задвижвани от акреция“. „Пулсарите със задвижване на въртене“ се задвижват от въртенето на звездите, тъй като високоенергийните електрони взаимодействат с магнитното поле на пулсара над техните полюси. Младите неутронни звезди, преди да се охладят, също могат да произвеждат рентгенови импулси, когато някои части са по-горещи от други.

Тъй като материалът в един пулсар се ускорява в магнитосферата на пулсар, неутронната звезда произвежда емисия на гама-лъчи. Прехвърлянето на енергия в тези гама-пулсари забавя въртенето на звездата.

Трептенето на пулсарите е толкова предвидимо, че изследователите обмислят да ги използват за навигация в космически полети.

„Някои от тези милисекундни пулсари са изключително правилни, подобни на часовници“, каза Кийт Джендро от Центъра за космически полети „Годард“ на НАСА в Мериленд, пред членовете на пресата през 2018 г.

'Ние използваме тези пулсари по същия начин, по който използваме атомните часовници в GPS навигационна система', каза Джендро.

Средната неутронна звезда може да се похвали с мощно магнитно поле. Магнитното поле на Земята е около 1 гаус, а слънчевото е около няколко стотин гауса, според астрофизик Пол Сътър. Но една неутронна звезда има магнитно поле от трилион гаус.

Магнетарите имат магнитни полета хиляди пъти по -силни от средната неутронна звезда. Полученото плъзгане кара звездата да се върти по -дълго.

„Това поставя магнитарите на номер 1, действащи шампиони в универсалното състезание за„ най -силно магнитно поле “, каза Сатър. 'Цифрите са налице, но е трудно да обгърнем мозъка си около тях.'

Тези полета причиняват хаос в тяхната локална среда, като атомите се простират в тънки моливи пръти близо до магнитарите. Плътните звезди също могат да предизвикат изблици на интензивна радиация.

„Приближете се прекалено близо до един (да речем, в рамките на 1000 километра или около 600 мили) и магнитните полета са достатъчно силни, за да разстроят не само биоелектричеството ви - правейки нервните импулси смешно безполезни - но и много молекулярната ви структура“ - каза Сатър . 'В полето на магнитар просто се ... разтваряш.'

С най -високата плътност на всички известни космически обекти, неутронните звезди могат да излъчват лъчение в галактиката.

С най -високата плътност на всички известни космически обекти, неутронните звезди могат да излъчват лъчение в галактиката.(Изображение кредит: от Карл Тейт, художник на инфографиката)

Падащи звезди

Подобно на нормалните звезди, две неутронни звезди могат да обикалят една около друга. Ако са достатъчно близо, те дори могат да се завъртят навътре към своята гибел в интензивно явление, известно като „ килонова . '

Сблъсъкът на две неутронни звезди накара вълните да се чуят по целия свят през 2017 г., когато изследователите откриха гравитационни вълни и светлина, идващи от едно и също космическо разбиване. Изследването даде и първите солидни доказателства, че сблъсъците на неутронни звезди са източник на голяма част от златото, платината и други тежки елементи на Вселената.

„Произходът на наистина най-тежките химични елементи във Вселената обърква научната общност от доста дълго време“, каза Ханс-Томас Янка, старши учен в MPA, декларация . „Сега имаме първото наблюдателно доказателство за сливанията на неутронни звезди като източници; Всъщност те биха могли да бъдат основният източник на елементите на r-процеса, които са по-тежки от желязото, като злато и платина.

Мощният сблъсък освобождава огромни количества светлина и създава гравитационни вълни, които се вълнуват през Вселената. Но какво се е случило с двата обекта след разбиването им, остава загадка.

„Всъщност не знаем какво се е случило с обектите в края“, каза Дейвид Шумейкър, старши изследовател в MIT и говорител на научното сътрудничество LIGO, на пресконференция през 2017 г. 'Не знаем дали е черна дупка, неутронна звезда или нещо друго.'

Смята се, че наблюденията са първите от многото, които идват.

„Очакваме скоро да се наблюдават още сливания на неутронни звезди и че данните от наблюденията от тези събития ще разкрият повече за вътрешната структура на материята“, казва водещият автор на изследването Андреас Баусуайн от Хайделбергския институт за теоретични изследвания в Германия. в изявление .

Следвайте Нола Тейлър Ред на @NolaTRedd , Facebook , или Google+ . Последвайте ни на @Spacedotcom , Facebook или Google+ .