Нейтронные звезды

Экзотический магнетар SGR 0418

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.

Постоянная борьба

Пока звезда живет — она борется. Она массивна и гравитация бесконечно пытается ее сжать. От коллапса ее сдерживает давление, направленное во вне, которое появляется из-за термоядерного синтеза в ядре. Так удерживается равновесие и объект может существовать в течение очень длительного, а для человека и вовсе бесконечного времени.

Когда кончается водород для поддержания синтеза, проходят реакции с более тяжелыми элементами. Гравитации нечему противостоять, равновесие нарушается и ядро переходит в состояние коллапса. Так образуется нейтронная звезда.

Пульсары

Это обобщающее название для всех нейтронных звезд. Пульсары имеют четко определенный период вращения, который не меняется очень долгое время. Благодаря этому свойству их прозвали «маяками вселенной»

Частицы узким потоком на очень высоких скоростях вылетают через полюса, становясь источником радиоизлучения. Из-за несовпадения осей вращения, направление потока постоянно меняется, создавая эффект маяка. И, как у каждого маяка, у пульсаров своя частота сигнала, по которой его можно идентифицировать.

Читать еще:  Цефей - Астрономия и Космос

Практически все обнаруженные нейтронные звёзды существуют в двойных рентгеновских системах или в качестве одиночных пульсаров.

Магнетары

При рождении очень быстро крутящейся нейтронной звезды, общие вращение и конвекция создают громадное магнитное поле. Это происходит за счёт процесса «активного динамо». Это поле превышает величины полей обычных пульсаров в десятки тысяч раз. Действие динамо заканчивается через 10 – 20 секунд, и происходит охлаждение атмосферы звезды, но магнитное поле успевает возникнуть заново за этот срок. Оно неустойчиво, и быстрая смена его структуры порождает выброс гигантского количества энергии. Получается, что магнитное поле звезды разрывает её саму. Кандидатов на роль магнетаров в нашей галактике насчитывается около десятка. Появление его возможно из звезды, превосходящей минимум в 8 раз массу нашего Солнца. Размеры же их порядка 15 км в диаметре, при массе около одной солнечной. Но достаточного подтверждения существования магнетаров пока не получено.

Рентгеновские пульсары.

Они считаются другой фазой жизни магнетара и излучают исключительно в рентгеновском диапазоне. Излучение возникает в результате взрывов, имеющих определённый период.

Некоторые нейтронные звёзды появляются в двойных системах или же приобретают компаньона, захватив его в свое гравитационное поле. Такой компаньон будет отдавать своё вещество агрессивной соседке. Если компаньон нейтронной звезды по массе не меньше Солнца, то возможны интересные явления – барстеры. Это рентгеновские вспышки, продолжительностью в секунды или минуты. Но они способны усилить светимость звезды до 100 тыс. солнечных. Перенесённые с компаньона водород и гелий наслаиваются на поверхности барстера. Когда слой становится очень плотным и горячим, запускается термоядерная реакция. Мощность такого взрыва невероятна: на каждом квадратном сантиметре звезды выделяется мощь, эквивалентная взрыву всего земного ядерного потенциала.

Читать еще:  Соединение Меркурий – Уран

При наличии компаньона-гиганта, вещество теряется им в виде звёздного ветра, а нейтронная звезда втягивает его своей гравитацией. Частицы летят по силовым линиям по направлению к магнитным полюсам. При несовпадении магнитной оси и оси вращения, яркость звезды будет переменной. Получается рентгеновский пульсар.

Миллисекундные пульсары.

Они тоже связаны с двойными системами и обладают самыми короткими периодами (меньше 30 миллисекунд). Вопреки ожиданиям, они оказываются не самыми молодыми, а достаточно старыми. Старая и медленная нейтронная звезда поглощает материю компаньона-гиганта. Падая на поверхность захватчика, материя придаёт ей вращательную энергию, и вращение звезды усиливается. Постепенно компаньон превратится в белого карлика, потеряв в массе.

Смерть

Неистовое вращение этих небесных тел постепенно замедляется. В течение миллиардов лет, по мере того как они теряют энергию, излучая электромагнитные и гравитационные волны. Однако не все они угасают тихо и спокойно. Так, например, учёные обнаружили несколько двойных систем, в которых нейтронная звезда вращается в паре с другим светилом. В этом случае она может стать каннибалом, начав питаться веществом своего компаньона. Это пиршество, в конце концов, заканчивается катастрофическим коллапсом обоих объектов в чёрную дыру.

Двойные звёздные системы во Вселенной не так уж редки, но лишь в немногих оба участника «дуэта» являются нейтронными звёздами. Здесь происходит смертельный танец, который неминуемо заканчивается столкновением и слиянием. В результате происходит мощнейший выброс гравитационных волн, которые проносятся по пространственно-временному континууму, как круги от брошенного в неподвижные воды озера булыжника.

Общая теория относительности Эйнштейна предсказала этот феномен более 100 лет назад, однако он не был документально подтверждён вплоть до 2017 года, когда гравитационные обсерватории LIGO и VIRGO впервые зафиксировали столкновение двух нейтронных звёзд. Другие телескопы засекли всплески гамма-излучения и световую вспышку, а чуть позже потоки рентгеновских лучей и радиоволн. Всё это буйство прослеживалось к одному источнику. Это событие стало рекордным в истории астрономии по количеству научного оборудования, следившего за ним. Были получены гигантские массивы данных, позволившие узнать скорость распространения гравитационных волн, выдвинуть новые гипотезы в области астрофизики, получить подтверждение происхождения тяжёлых элементов, вроде золота и платины.

Читать еще:  Миссия этой компании: превращение лунной пыли в кислород

Нейтронные звёзды хранят ещё много секретов о себе. LIGO и VIRGO, наблюдающие за ними, были не так давно усовершенствованы, чтобы лучше обнаруживать другие подобные столкновения. И, возможно, живописнейшая гибель этих плотных, пульсирующих, вращающихся магнитов не будет происходить впустую — она будет открывать нам всё новые тайны, которые хранит Вселенная.

Ссылка на основную публикацию
Статьи на тему: