Нейтронная звезда

Нейтронная звезда

Или их еще называют пульсарами, магнетарами, радиопульсарами, рентгеновскими пульсарами

Нейтронная звезда — очень быстро вращающееся тело, оставшееся после взрыва сверхновой звезды. При диаметре 20 километров это тело имеет массу сравнимую с солнечной, один грамм нейтронной звезды весил бы в земных условиях более 500 миллионов тонн! Такая огромная плотность возникает от вдавливания электронов в ядра, от чего они объединяются с протонами и образуют нейтроны. По сути, нейтронные звезды по свойствам, включая плотность и состав, очень похожи на атомные ядра. Но есть существенная разница: в ядрах нуклоны притягивает сильное взаимодействие, а в звездах – сила гравитации.

10. Есть три типа нейтронных звезд

По своим уникальным характеристикам нейтронные звезды можно разделить на три подтипа; Рентгеновские пульсары, магнетары и радиопульсары. Радиопульсары или просто пульсары являются наиболее распространенным типом нейтронных звезд, излучающих мощные электромагнитные импульсы. Однако их чрезвычайно сложно обнаружить.

Поскольку пульсары излучают электромагнитное излучение от своих магнитных полюсов, их можно наблюдать только тогда, когда луч излучения направлен на Землю. С Земли этот луч будет выглядеть так, как будто он идет из фиксированной точки в пространстве. Это явление также известно как эффект маяка.

Эти пульсары, если их найти в “особом состоянии”, могут дать нам бесценные знания о Вселенной.

Магнитар – это уникальный подтип нейтронной звезды, обладающий чрезвычайно мощными магнитными полями. Хотя другие характеристики, такие как радиус, температура и плотность магнитаров, аналогичны другим нейтронным звездам, они отличаются от других своими сильными магнитными полями и немного более высокой скоростью вращения.

Художественное представление магнетара

Рентгеновские пульсары также известны как пульсары с аккреционным питанием, которые обычно существуют в двойной системе звезд, где нейтронная звезда находится на орбите с другим звездным спутником. Они излучают энергию в рентгеновском спектре.

Подтипы рентгеновских пульсаров включают миллисекундные пульсары (рециркулированные пульсары), низкомассовые рентгеновские бинарные системы, среднемассовые рентгеновские бинарные системы и высокомассовые рентгеновские бинарные системы.

Особенности нейтронных звезд

Как оказалось, нейтронная звезда невероятно мала и тяжела. Правда, она имеет плотность намного больше атомного ядра. Но из-за давления вещества, находящегося внутри ядра, дальнейшее гравитационное сжатие не продолжается.

Собственно говоря, вес и масса нейтронной звезды приблизительно равна солнечной. При этом её размер, точнее радиус, не более 20 км.

К тому же, к отличительным характеристикам нейтронных звезд относится их вращение вокруг своей оси. Стоит отметить, высокую скорость такого движения. Если говорить точнее, она составляет несколько сотен оборотов в секунду.

Также важной чертой является сильное магнитное поле. Его мощь, в значительной мере, определяет остальные свойства и происходящие процессы.

Сила гравитации звёздных тел после вспышки сильно увеличивается. Поэтому им свойственны огромная скорость падения вещества и сжатие сердцевины. Другими словами, это объясняет резкий характер происходящих процессов.

А вот столкновение внешних и внутренних слоёв нейтронных звезд может привести к разрушению атомов падающего вещества. При этом эти атомы превращаются в нейтроны.

Магнетары

Нейтронные звезды имеют магнитное поле в миллионы раз сильнее, чем самое сильное магнитное поле, производимое на Земле. Они также известны как магнетары.

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

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.

Похожие статьи

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Жизнь

Так что это такое — нейтронная звезда? Представьте себе очень плотный шар, в котором протоны и электроны слиты в нейтроны, и образуют идеальную (лишённую трения) жидкость, окружённую корой. Это невероятно сгущённый материал — масса полностью загруженного океанского контейнеровоза умещается здесь в размер человеческого волоса, а гора Эверест упакована в кусочек рафинада.

Внутри коры идеальная нейтронная жидкость приобретает разные формы, которые физики называют ядерными макаронами, так как всё это по своей структуре напоминает разные виды этих мучных изделий — от спагетти до клёцок. Гигантские прародители нейтронных звёзд чаще всего быстро вращаются. До коллапса их диаметр может доходить до миллионов километров, однако после него всё это ужимается в нейтронную звезду шириной всего около 25 километров. Однако момент импульса, как понятно, не может никуда исчезнуть, поэтому небесное тело начинает крутиться гораздо быстрее, чем то, что его породило. Рекорд скорости вращения принадлежит нейтронной звезде, совершающей более семисот оборотов вокруг собственной оси в секунду — это значит, что любая точка, находящаяся на её поверхности, движется сквозь пространство на одной пятой скорости света.

Кроме того, эти объекты обладают мощнейшими магнитными полями – самыми сильными из тех, что известны науке. Эти потоки образуют вихри, которые извергаются из магнитных полюсов звезды. Так как эти полюса далеко не всегда совпадают с осью вращения, «лучи» вращаются, как сигнальные огни маяка. Такие объекты мы называем пульсарами. Первое из этих таинственных, как будто манящих к себе космических тел было обнаружено в 1967 году астрофизиком Джоселин Белл, и именно благодаря этому мы, пусть сначала и косвенно, узнали о существовании нейтронных звёзд.

Классификационное соотнесение

Процесс, в рамках которого нейтронная звезда взаимодействует с окружающим веществом, определяется посредством двух базовых параметров:

• период вращения;
• величина, которую имеет магнитное поле.

С течением времени происходит расходование звездой её вращательной энергии, поэтому скорость становится всё меньше и меньше, как и само магнитное поле. В связи с этими обстоятельствами нейтронная звезда на протяжении всей длительности своего существования может менять тип.

Эжектор

Для него характерны внушительные магнитные поля и незначительное время вращения. При достижении определённого радиуса происходит приближение линейной скорости вращения к скоростному режиму света. В итоге за радиусом цилиндра светового отсутствует возможность существования дипольного поля, поэтому происходит обрыв линий напряжённости.

Частицы, имеющие заряд, движущиеся по направлению вдоль силовых линий, могут отходить от звезды и поступить в пространство между светилами. Также нейтронная звезда этого типа способна извергать частицы с зарядом, излучающиеся в радиодиапазоне.

Пульсара 4U 0142+61 в представлении художника

Пропеллер

Скорость вращения является недостаточно большой, поэтому светило не может относиться к прежней группе. Но она велика, поэтому материя, которая окружает рассматриваемое космическое тело, не падает. Нейтронная звезда такого типа не обладает какими-либо фактическими проявлениями, поэтому изучена недостаточно хорошо.

Пульсар рентгеновский

Происходит чрезмерное снижение скорости, поэтому вещество может падать на такое светило без особых препятствий. В процессе падения, достигая плазматического состояния, данное вещество движется вдоль линий магнитного поля, а затем сталкивается со звездной твердой поверхностью в области полюсов светила. Это способствует его разогреванию. Крайне высокие температуры заставляют звезду ярко светиться.

Территория, в которой падающая субстанция сталкивается с поверхностью рассматриваемого объекта, имеет небольшие размеры, составляющие всего 100 м. Данное пятно является горячим по причине вращения звезды. На какой-то период времени оно может пропадать из вида, поэтому дают о себе знать регулярные пульсации рентгеновского излучения. Отсюда и произошло название данной группы светил.

Таким образом, рассматриваемое космическое тело, несмотря на проведение большого количества исследований, до конца не изучено и требует множества уточнений.

Ученые зафиксировали странный сигнал из центра нашей галактики

Объединенная группа ученых из нескольких стран обнаружила активность совершенно нетипичных для известных звездных объектов сигналов, которые не совпадают со схемами переменного радиоисточника известными астрономам и могут принадлежать объекту совершенно нового класса, открытие которого позволит расширить представления современной науки о Вселенной и космосе.

Как отмечает ведущий автор исследования Цзитенг Ван, первые сигналы подобного рода были обнаружены международным научным коллективом в обсерватории, размещенной в западной части австралийского континента. ASKAP CSIRO — полноценный телескопический радиокомплекс из 36 объединенных антенн зафиксировал сигнал высокой поляризации, свет которого хоть и делает движения в одну сторону, но не лишен вращения, меняя резкость в сто раз. При этом включение и выключение сигнала, как считают ученые, не имеет какой-то закономерной основы, а происходит случайно, что делает период его активности нестабильным: от нескольких минут до нескольких недель.

Среди известных звездных объектов, способных излучать переменный свет в электромагнитном спектре, ученые уже давно знают пульсары, а также сверхновые, вспыхивающие звезды и быстрые радиовсплески. Но здесь речь идет о принципиально ином источнике, который демонстрирует неожиданное поведение. Кроме того, отследить эти случайные сигналы крайне сложно.

Первоначально их уловил радиотелескоп ASKAP CSIRO. В целом исследователи смогли обнаружить шесть радиосигналов, наблюдаемых в течение девяти месяцев 2020 года. Но дальше объект пропал. Лишь благодаря телескопу MeerKAT, размещенному на территории Южной Африки, ученым удалось снова увидеть этот уникальный источник света, который периодически терял свою видимость, а потом снова становился невероятно четким и ярким. Так продолжалось около 15 минут, после чего объект окончательно пропал из поля видимости. И если раньше его исчезновение происходило через несколько недель активности, то здесь он был заметен лишь в течение суток.

Международной группе исследователей, в которую входят австралийские, американские, канадские специалисты и ученые из других стран, еще предстоит установить точные причины подобного поведения сигналов, а, главное, определить их основу. Возможно, что источник имеет общую природу с радиопереходными процессами, происходящими в Галактическом центре, но все равно он относится к отдельному классу, установить который исследователи планируют в ближайшее десятилетие. Помощь в этом должен оказать трансконтинентальный радиотелескоп SKA, способный делать небесные карты с точными координатами различных объектов. Его мощность, как рассчитывают ученые, позволит все же определить, что это за объект, который пока привлекает ученых своей загадочной активностью.