Neitronu zvaigznes: definīcija un fakti

Neitronu zvaigžņu radīšana

Neitronu zvaigznes rodas, kad supernovās mirst milzu zvaigznes un sabrūk to serdeņi, protoniem un elektroniem pēc būtības kūstot viens otrā, veidojot neitronus. (Attēla kredīts: NASA / Dana Berry)



Neitronu zvaigznes ir pilsētas lieluma zvaigžņu objekti, kuru masa ir aptuveni 1,4 reizes lielāka nekā saules. Šie sīkie priekšmeti, kas dzimuši no citas, lielāku zvaigžņu sprādzienbīstamas nāves, ir diezgan spēcīgi. Apskatīsim, kas tie ir, kā tie veidojas un kā tie atšķiras.



Zvaigžņu fenikss

Kad zvaigznes četras līdz astoņas reizes tik masīvas kā saule eksplodē vardarbīgā supernovā, to ārējie slāņi var izpūsties bieži iespaidīgā displejā, atstājot aiz sevis mazu, blīvu kodolu, kas turpina sabrukt. Gravitācija piespiež materiālu sevī tik cieši, ka protoni un elektroni apvienojas, veidojot neitronus, iegūstot nosaukumu “neitronu zvaigzne”. [Supernovas fotoattēli: lieliski zvaigžņu sprādzienu attēli]

Neitronu zvaigznes iesaiņo savu masu 20 kilometru (12,4 jūdzes) diametrā. Viņi ir tādi blīvs ka viena tējkarote sver miljardu tonnu - pieņemot, ka jums kaut kādā veidā izdevās noķert paraugu, neuztverot ķermeņa spēcīgo pievilkšanas spēku. Vidēji gravitācija uz neitronu zvaigznes ir 2 miljardus reižu spēcīgāka nekā gravitācija uz Zemes. Faktiski tas ir pietiekami spēcīgs, lai ievērojami saliektu zvaigznes starojumu procesā, kas pazīstams kā gravitācijas lēcas, ļaujot astronomiem redzēt daļu no zvaigznes aizmugures.



Supernovas radītais spēks dod zvaigznei ārkārtīgi ātru rotāciju, liekot tai vairākas reizes griezties sekundē. Neitronu zvaigznes var griezties pat 43 000 reižu minūtē, laika gaitā pakāpeniski palēninoties.

Atveriet zvaigžņu kopu Messier 50

Ja neitronu zvaigzne ir daļa no binārās sistēmas, kas izdzīvoja nāvējošo sprādzienu no tās supernovas (vai ja tā notvēra garāmejošu pavadoni), lietas var kļūt vēl interesantākas. Ja otrā zvaigzne ir mazāk masīva nekā saule, tā no sava pavadoņa ievelk masu Roche daivā-balonam līdzīgā materiāla mākonī, kas riņķo ap neitronu zvaigzni. Pavadošās zvaigznes, kas līdz pat 10 reizēm pārsniedz Saules masu, rada līdzīgus masu pārnesumus, kas ir nestabilāki un nav tik ilgi.



Zvaigznes ir vairāk nekā 10 reizes masīvākas nekā saule, kas pārnes zvaigžņu vēju. Materiāls plūst gar neitronu zvaigznes magnētiskajiem poliem, radot rentgena pulsācijas, kad tas tiek uzkarsēts.

Līdz 2010. gadam, izmantojot radio noteikšanu, tika identificēti aptuveni 1800 pulsāri, bet vēl 70-ar gamma stariem. Dažiem pulsāriem pat ir planētas, kas riņķo ap tām - un daži var pārvērsties par planētām.

Neitronu zvaigžņu veidi

Dažām neitronu zvaigznēm gandrīz no gaismas ātruma izplūst materiālu strūklas. Kad šie staru kūļi iet garām Zemei, tie mirgo kā bākas spuldze. Pēc pulsējošā izskata zinātnieki tos sauca par pulsāriem.Parastie pulsāri griežas no 0,1 līdz 60 reizēm sekundē, bet milisekundes pulsāri var sasniegt pat 700 reizes sekundē.



Kad rentgena pulsāri uztver materiālu, kas plūst no masīvākiem pavadoņiem, šis materiāls mijiedarbojas ar magnētisko lauku, radot lieljaudas starus, ko var redzēt radio, optiskajā, rentgena vai gamma staru spektrā. Tā kā viņu galvenais enerģijas avots nāk no viņu pavadoņa materiāla, tos bieži sauc par “pulsācijām darbināmiem pulsāriem”. “Ar griešanos darbināmus pulsārus” virza zvaigžņu rotācija, jo augstas enerģijas elektroni mijiedarbojas ar pulsara magnētisko lauku virs to poliem. Jaunas neitronu zvaigznes pirms atdzišanas var radīt arī rentgena staru impulsus, kad dažas daļas ir karstākas nekā citas.

Tā kā materiāls pulsārā paātrinās pulsara magnetosfērā, neitronu zvaigzne rada gamma staru emisiju. Enerģijas pārnešana šajos gamma staru pulsāros palēnina zvaigznes griešanos.

Pulsara mirgošana ir tik paredzama, ka pētnieki apsver iespēju tos izmantot kosmosa navigācijai.

'Daži no šiem milisekundes pulsāriem ir ārkārtīgi regulāri, pulksteņveidīgi,' 2018. gadā preses pārstāvjiem sacīja Keits Gendrē no NASA Godarda kosmosa lidojumu centra Merilendā.

'Mēs izmantojam šos pulsārus tāpat kā atomu pulksteņus GPS navigācijas sistēmā,' sacīja Gendreau.

Vidējā neitronu zvaigzne lepojas ar spēcīgu magnētisko lauku. Zemes magnētiskais lauks ir aptuveni 1 gauss, bet saule - ap dažiem simtiem gausu, norāda astrofiziķis Pols Sutters. Bet neitronu zvaigznei ir triljonu gausu magnētiskais lauks.

Magnetāriem magnētiskie lauki ir tūkstoš reižu spēcīgāki par vidējo neitronu zvaigzni. Iegūtā vilkšana liek zvaigznei pagriezties ilgāk.

'Tas liek magnetāriem ierindoties pirmajā vietā, kas ir pasaules čempionu spēcīgākā magnētiskā lauka konkurencē,' sacīja Sutters. 'Skaitļi ir, bet ir grūti aptīt mūsu smadzenes.'

Šie lauki rada postu vietējā vidē, un atomi izstiepjas zīmuļa plānos stieņos magnētu tuvumā. Blīvās zvaigznes var izraisīt arī augstas intensitātes starojuma pārrāvumus.

'Piekļūstiet pārāk tuvu vienam (teiksim, 1000 kilometru attālumā vai aptuveni 600 jūdzes), un magnētiskie lauki ir pietiekami spēcīgi, lai izjauktu ne tikai jūsu bioelektrību, padarot jūsu nervu impulsus jautri bezjēdzīgus, bet arī jūsu ļoti molekulāro struktūru,' Sutters teica . 'Magnēta laukā jūs vienkārši ... izšķīstat.'

Ar lielāko zināmo kosmosa objektu blīvumu neitronu zvaigznes var izstarot starojumu pa galaktiku.

Ar lielāko zināmo kosmosa objektu blīvumu neitronu zvaigznes var izstarot starojumu pa galaktiku.(Attēla kredīts: Kārlis Teits, Infografikas mākslinieks)

Krītošās zvaigznes

Tāpat kā parastās zvaigznes, divas neitronu zvaigznes var riņķot viena otrai apkārt. Ja viņi ir pietiekami tuvu, viņi pat var spirāli ieiet iekšā savam liktenim intensīvās parādībās, kas pazīstamas kā kilonova . '

Divu neitronu zvaigžņu sadursme viļņus dzirdēja visā pasaulē 2017. gadā, kad pētnieki atklāja gravitācijas viļņus un gaismu, kas nāk no tā paša kosmiskā satricinājuma. Pētījums arī sniedza pirmos pārliecinošos pierādījumus tam, ka neitronu zvaigžņu sadursmes ir lielākās daļas Visuma zelta, platīna un citu smago elementu avots.

'Visuma patiešām smagāko ķīmisko elementu izcelsme zinātnieku aprindas ir mulsinājusi jau ilgu laiku,' sacīja MPA vecākais zinātnieks Hanss-Tomass Janka. paziņojums . 'Tagad mums ir pirmie novērojumu pierādījumi neitronu zvaigžņu apvienošanai kā avotiem; patiesībā tie varētu būt galvenais r-procesa elementu avots, kas ir elementi, kas ir smagāki par dzelzi, piemēram, zelts un platīns.

Spēcīgā sadursme atbrīvoja milzīgu daudzumu gaismas un radīja gravitācijas viļņus, kas viļņoja Visumu. Bet kas notika ar abiem objektiem pēc to sagraušanas, paliek noslēpums.

'Mēs patiesībā nezinām, kas notika ar objektiem beigās,' 2017. gada preses konferencē sacīja MIT vecākais pētnieks Deivids Šemakers, LIGO zinātniskās sadarbības pārstāvis. 'Mēs nezinām, vai tas ir melnais caurums, neitronu zvaigzne vai kaut kas cits.'

Tiek uzskatīts, ka novērojumi ir pirmie no daudziem.

'Mēs sagaidām, ka drīzumā tiks novērots vairāk neitronu zvaigžņu apvienošanās un ka šo notikumu novērojumu dati atklās vairāk par matērijas iekšējo struktūru,' sacīja pētījuma vadītājs Andreas Bauswein no Heidelbergas Teorētisko pētījumu institūta Vācijā. iekšā paziņojums, apgalvojums .

Sekojiet Nolai Teilorei Redai plkst @NolaTRedd , Facebook , vai Google+ . Sekojiet mums vietnē @Spacedotcom , Facebook vai Google+ .