Ясна нічне небо всіяне незліченною кількістю зірок. І серед всіляких різновидів віддалених від колиски людства і розкиданих в нескінченному просторі Всесвіту далеких сонць, галактик, чорних дір і інших цікавих об'єктів окремою категорією йдуть космічні тіла, що дивують власними характеристиками, бо мають вражаючою масою при разюче невеликих габаритах. Про те, що являє собою нейтронна зірка, астрономічний об'єкт, який продовжує турбувати допитливі вчених, - в матеріалі 24СМІ.
Чим нейтронні зірки відрізняються від звичайних
Нейтронні зірки неймовірно малі і одночасно важкі - їх маса порівнянна з сонячної, а іноді навіть перевищує її.
Самі незвичайні художники
Згідно з дослідженнями астрофізиків з Німеччини, маса обертаються нейтронних зірок іноді перевищує масу Сонця в більш ніж 2 рази, в той час як їх середній радіус становить 10-20 км. Якщо взяти чайну ложку будь-якої речовини з поверхні Землі - її маса буде не більше кілограма, в той час як матерія того ж обсягу, взята з надр самих щільних нейтронних зірок, перевищить значення, рівне десяткам мільярдів тонн.
Нейтронні зірки влаштовані таким чином: їх поверхня - або кора - складається з атомних ядер і електронів, решту обсягу представлений у вигляді «нейтронної рідини», а в центрі розташовано ядро. Будова шарів умовно поділяють на п'ять частин: атмосферу, зовнішню і внутрішню структуру кори, зовнішнє і глибинне ядро.
За рахунок високої щільності речовини нейтронних зірок, яка дорівнює в середньому 10 ^ 19 кг / м ^ 3, і крихітних розмірів формується прискорення вільного падіння на поверхню, що перевершує земне в 100 млрд раз. Гравітація такого космічного тіла настільки велика і так сильно прискорює падаючий на неї об'єкт, що в разі зіткнення з корою удар буде такої сили, що миттєво розщепить речовина на нейтрони.
Як з'являються нейтронні зірки
Розглянуті космічні об'єкти зароджуються після вибуху наднових. Завершивши процес еволюції, вони піддаються декільком «метаморфоз». На питання, які зірки перетворюються в нейтронні, можливо відповісти наступним чином: космічні тіла з недостатньою масою, наприклад, як у Сонця, позбавляються зовнішніх шарів і перетворюються на білих карликів; якщо маса досягає необхідної позначки, після колапсу світило перетворюється в чорну діру, якщо немає - то в нейтронну зірку.Історія дослідження
Нейтрон був вперше відкритий в 1932 році Джеймсом Чедвиком. Однак ще до цієї події вчений з СРСР Лев Ландау в своєму матеріалі, надрукованому взимку 1931 року народження, прогнозував, що порушення законів квантової механіки не за горами. Радянський фізик-теоретик запевняв, що проявиться подібне наступним чином: коли щільність речовини буде настільки великий, що атомні частки виявляться в тісному зв'язку, відбудеться формування одного величезного ядра.
У початку 1933 року два астронома, Фріц Цвіккі і Вальтер Бааде, озвучив перший стійке висловлювання щодо того, що існує такий об'єкт, як нейтронна зірка. Вчені висунули ряд обгрунтувань на захист власної концепції освіти нейтронного світила після вибуху наднової. Ці дослідження продемонстрували, що випромінювання, які виходять від нейтронних зірок, не зафіксовано через недостатній рівень оптичного устаткування тієї епохи.
1967 рік, Кембридж. Джоселін Белл виявила радіоімпульси, які виходять від зірок, які, згідно з сьогоднішнім відомостями, зараховують до розряду сильно намагнічених і швидко обертаються нейтронних космічних тіл, іменованих пульсарами, - ця подія призвела до відкриття першої в історії нейтронної зірки.
Види нейтронних зірок
Нейтронні космічні об'єкти взаємодіють з довколишньою матерією за двома основними критеріями - швидкості обертання і рівню магнітного поля. У міру розвитку такі тіла стають повільніше, що тягне за собою ослаблення магнітного поля, тому їх і поділяють на різні типи.
Список нейтронних об'єктів в порядку зниження періоду обертання:
1) Ежектори:
Високий рівень магнітного поля і низький ступінь оборотів. На особливому радіусі обертання поля швидкість наближається до швидкості світла. Залишаючи межі цього радіусу, типове дипольне поле не здатна працювати, тому виникають обриви, після чого заряджені частинки відправляються в міжзоряний простір. Зірка починає «ежектіровать» (зганяти) релятивістському заряджені частинки. На Землі ежектори зараховують до радіопульсари.
2) «Пропелери»:
Через низьку швидкість оборотів не відбувається ежекції частинок, через що даний вид об'єкта не здатний бути радіопульсари. Разом з тим набраної швидкості вистачає, щоб матерія не впала на поверхню.
3) аккретора:
Швидкість знижена так сильно, що матерія вільно падає на нейтронне тіло, розігріваючи його полюса і підвищуючи температуру на мільйони градусів. Нагрівшись, речовина починає випромінювати яскраве світіння, з цієї причини такі об'єкти називають рентгенівськимипульсарами.
4) Георотатори:
Швидкість обертів мала, що не заважає акреції. Однак за рахунок особливих розмірів магнітосфери магнітне поле зупиняє плазму до того, як вона зіткнеться з гравітацією. Схоже явище відбувається в магнітосфері Землі.
5) Ергозвезди:
Так називають теоретично існуючу різновид нейтронних об'єктів, що володіють ергосферой, утворення яких, імовірно, відбувається в результаті злиття двох обертових нейтронних зірок.
«Магнітні» зірки
Зірки цього класу характеризуються неймовірно сильним магнітним полем, що в мільйони разів перевершує по потужності будь-який створений штучно магніт і в трильйон разів - поле Землі. При цьому діаметр цих тіл майже не відрізняється від такого у нейтронних світил і дорівнює 10-20 км.У 1980-і роки минулого століття з'явилася гіпотеза, що м'які гамма-ретранслятори і аномальні рентгенівські пульсари є різновидом магнетарів.
Про існування розглянутих об'єктів стали підозрювати в 1979 році, коли два радянських космічних безпілотника, скинутих в атмосферу Венери, виявилися вражені колосальним гамма-випромінюванням. Ця подія призвела до того, що вчені зафіксували аномальні цифри - замість звичних 100 імпульсів в секунду демонструвалися показники в 200 тисяч. Подія, що відбулася назвали найпотужнішою хвилею позасонячних гамма-випромінювань з коли-небудь помічених.
Цікава особливість
Близько 5% нейтронних об'єктів відрізняються наступною особливістю: існують в подвійних системах - вони з'єднані з білими карликами, червоними гігантами або іншими нейтронними зірками.
Припущення про наявність у Всесвіті подвійних зірок було вперше озвучено Джоном Мічелл в 1767 році в Королівському суспільстві: він зазначив, що безліч космічних світил, які спостерігаються як подвійні, мають повноцінне фізичне зв'язок.
На початку 2003 року австралійські радіоастрономи знайшли першу подвійну систему з двома пульсарами, тобто складається з двох гравітаційно пов'язаних нейтронних тел.
Відомі нейтронні зірки
Вченими відкрито більше 2000 нейтронних об'єктів, 90% з них - поодинокі зірки, що залишилися складаються в зоряних системах. Згідно з дослідженнями наукової спільноти, в нашій галактиці розташоване від 100 млн до 1 млрд нейтронних тел.Найбільшим з усіх виявився пульсар PSR J0740 + 6620 - його маса дорівнює 2,17 маси Сонця при діаметрі в 20-25 кілометрів. Він знайдений в 2019 році і розташований в 4600 світлових років від Землі. Відомо всього кілька нейтронних зірок, маса яких перевищує сонячну в 2 рази. Відкриття об'єкту допоможе формуванню ще не створеного рівняння - на його основі з'ясують стан матерії в глибині нейтронних тел.
Тифон
У давніх переказах не раз зустрічається згадка про інфернальному подію, коли над Землею пролетів дивний космічний об'єкт, що називався другим Сонцем. Відштовхуючись від різних доводів, можливо припустити, що в нашій Сонячній системі присутній небесне тіло велетенських розмірів, що рухається навколо центрального світила з періодичністю в 4-5 тисяч років. Народи старовини іменували його Тифоном, Вогняною Змієм, Медузою Горгоной і т. Д.
По всій видимості, воно відноситься до нейтронних зірок типу «пропелер», чия матерія згоріла в результаті еволюційних процесів, а маса знизилася після емісії нейтронів з її кори.
Опис наближення Тифона до Землі, викладене Аполлодором в 146 році до н. е., малює образ міфічного опоясаного кільцями диму і зачіпає верхівкою зірки стоглавого чудовиська-дракона. Перевернув гори і простершего руки на захід і схід. Згідно із записами давнього автора, Тифон був неосяжних розмірів і розкидав каміння, облямовані вогнем.
Пліній в «Природній історії» 77 року н. е. писав про страхітливу комету, що спостерігали люди Ефіопії та Єгипту. Вона оберталася немов дзига, лякаючи народ і вводячи в жах. Тифон, владика того часу, доручив назвати вогненна куля своїм ім'ям.
Наведені згадки - тільки частина з того, що говорили стародавні люди про космічному тілі, що лякало і змушувало вдивлятися в небо. Нейтронна зірка - можливо, саме вона стала причиною страху народів давнини. Так чи інакше, зірки та інші космічні об'єкти завжди приковували до себе увагу людства, збуджували уяву, чарували і змушували думати, що в безкрайньому космосі ще маса невідомого і потребує пізнанні.