0

Нейтронная звезда

Нейтронная звезда

Нейтронная звезда представляет собой космический объект, выступающий в качестве итога астрономической эволюции. Он включает в свой состав сердцевину нейтронного типа, которая покрыта корой из атомных ядер, электронов, имеющей максимальную толщину до 1 км. Масса, которую имеет это светило, может сравниться с Солнцем. Однако его типичный радиус равен 10-20 км. Многие подобные объекты отличает внушительная скорость вращения, достигающая нескольких оборотов в секунду. Возникновение нейтронных светил происходит вследствие вспышек сверхновых.


Общая информация

Среднестатистическая нейтронная звезда обычно попадает в интервал, составляющий 1,3-1,5 солнечных масс. Говоря о теоретически допустимых космических телах, диапазон их массовых значений составляет 0,1-2,16 масс земного светила. Самые массивные космические объекты такого плана – следующие:
• VELA X-1 с весовым параметром 1,88 масс Солнца;
• PSR J1614-2230 с показателем 1,97 весов земного светила;
• PSR J0348 + 0432 с предварительной оценкой массового параметра приблизительно в 2,01 масс Солнца.

Вспышка нейронной звезды

Вспышка нейронной звезды

Нейтронная звезда – тело, обладающее гравитацией. Она уравновешивается посредством давления нейтронного газа, являющегося вырожденным. Максимальная величина массы задаётся так называемым пределом Оппенгеймера-Волкова. Его численное значение обычно пребывает в зависимости от уравнения состояния вещества в области ядерной части. В теории есть убеждения, что при повышении плотности возникнет вероятность перерождения в иной вид.

Что касается магнитного поля, которым обладает каждая нейтронная звезда, в области поверхности оно обычно достигает значения, равного 10^12 – 10^13 ГС. Начиная с 90-х годов прошлого столетия, некоторые светила нейтронного типа отождествлены как светила, имеющие магнитное поле, равное 10^14 ГС и более. При критически больших значениях наблюдается протекание специфических релятивистских эффектов, поляризации вакуума и т. д.


К 2015 г. была открыта ещё не одна нейтронная звезда. Около 90% всех обнаруженных объектов являются одиночными. В сумме в нашей галактической системе может присутствовать огромное число таких объектов, достигающее 10^8 или даже 10^9 единиц. Для всех них характерна существенная скорость движения, видимость с Земли в различных спектральных диапазонах, в т. ч. оптического диапазона.

Структурное строение

  • Нейтронная звезда традиционно имеет 5 слоев:
  • атмосфера (представлена тонким плазматическим слоем, имеющим толщину от нескольких десятков сантиметров до пары миллиметров, она способствует формированию излучения);
  • кора внешняя (состоит из электронов, ионов, по толщине равняется нескольким сотням метров, в области тонкого слоя присутствует невырожденный газ электронного типа, а в более глубоких частях содержится вырожденное вещество, которое с погружением в глубину становится релятивистским);
  • кора внутренняя (в составе преобладают электроны, нейтроны свободного типа, ядра атомные, по мере увеличения глубины содержание этих веществ увеличивается, а что касается атомных ядер, наоборот, происходит уменьшение);
  • ядро извне (в структуре в основном присутствуют нейтроны, а также имеется незначительная примесь протонов, электронов);
  • ядро изнутри (имеет неизученный состав, однако подразумевает сразу несколько гипотез: ядро, включающее кварки, барионы, мезоны).
Строение нейтронной звезды

Строение нейтронной звезды

Особенности остывания

Нейтронная звезда, когда она рождается, имеет высокую температуру, достигающую 10^11 Кельвинов. А это на 4 порядка больше, чем температурный режим земного Солнца. Но ввиду действия нейтринного охлаждения наблюдается её стремительное падение. Всего за пару минут она опускается до 10^9 К, а за месяц и вовсе до 10^8 К. Впоследствии светимость значительно сокращается, что пребывает в зависимости от температурного режима, и охлаждение наступает значительно медленнее по причине фотонного излучения.

Историческая справка

Нейтронная звезда относится к одному из немногочисленных классов космических тел, которые были предвидены в теории до того, как случилось их официальное открытие. Впервые подобная мысль появилась ещё до тех пор, как был открыт нейрон. Произошло это в феврале 1932 года с участием советского специалиста Л. Ландау. Он издал статью «О теории небесных объектов», в которой сообщил, что в мире учёных ожидается проявление подобного феномена, когда плотность материи повысится, а ядра станут тесно контактировать между собой.




В декабре 1933 года в рамках съезда Американского физического общества астрономами было создано первое точное и чёткое предсказание фактического существования данных космических тел. Они выдвинули гипотезу о том, что нейтронная звезда теоретически может появиться вследствие взрыва, произошедшего на сверхновой звезде. Теоретические расчётные действия привели к тому, что ее излучение слабое для появления возможности обнаружения с Земли посредством астрономического оборудования, используемого в то время.

С 1960-х годов прошлого века стало наблюдаться возрастание интереса к данной группе. Произошло это в рамках развития рентгеновской астрономии. Теории, выдвигаемые в процессе её освоения, предсказывали, что максимум приходится на зону рентгена мягкого. Однако неожиданные открытия случились в процессе организации радионаблюдений. В 1967 г. Д. Белл открыла объекты, способствующие определению регулярных импульсных колебаний радиоволн.

Данный феномен получилось объяснить за счет узкой направленности радиолуча. Однако будь это не нейтронная звезда, а любое обыкновенное светило, оно с учетом крайне высокой скорости вращения стало бы разрушенным. Поэтому на роль подобных маяков пригодными оказались исключительно нейтронные звезды. Первая открытая нейтронная звезда, вне всяких сомнений, PSR B1919+21.

Экзопланета и пульсар

Экзопланета и пульсар

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

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.

Не забывайте делиться. Спасибо.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *