Нейтронные звезды и пульсары: создание и свойства

Что происходит, когда взрываются гигантские звезды? Они создают сверхновые, которые являются одними из самых динамичных событий в Вселенная. Эти звездные пожары создают такие интенсивные взрывы, что излучаемый ими свет может затмить весь галактики. Тем не менее, они также создают нечто более странное из остатка: нейтронные звезды.

Нейтронная звезда - действительно плотный, компактный шар нейтронов. Итак, как массивная звезда превращается из сияющего объекта в дрожащую, сильно магнитную и плотную нейтронную звезду? Все дело в том, как звезды живут своей жизнью.

Звезды проводят большую часть своей жизни на том, что известно как основная последовательность. Основная последовательность начинается, когда звезда зажигает ядерный синтез в своем ядре. Это заканчивается, когда звезда исчерпала водород в своем ядре и начинает смешивать более тяжелые элементы.

Как только звезда покидает главную последовательность, она будет следовать определенному пути, который предопределен ее массой. Масса - это количество материала, которое содержит звезда. Звезды, которые имеют более восьми солнечных масс (одна солнечная масса эквивалентна массе нашего Солнца) выйдет из главной последовательности и пройдет несколько этапов, продолжая плавить элементы до утюг.

Как только слияние прекращается в ядре звезды, оно начинает сжиматься или падать само по себе из-за огромного притяжения внешних слоев. Внешняя часть звезды «падает» на ядро ​​и отскакивает, создавая мощный взрыв, называемый сверхновой типа II. В зависимости от массы самого ядра, оно станет либо нейтронной звездой, либо черной дырой.

Если масса ядра составляет от 1,4 до 3,0 солнечных масс, ядро ​​станет только нейтронной звездой. Протоны в ядре сталкиваются с электронами очень высокой энергии и создают нейтроны. Ядро застывает и посылает ударные волны через падающий на него материал. Внешний материал звезды затем вытесняется в окружающую среду, создавая сверхновую. Если оставшийся материал ядра больше трех солнечных масс, есть большая вероятность, что он продолжит сжиматься, пока не сформирует черную дыру.

Нейтронные звезды являются сложными объектами для изучения и понимания. Они излучают свет в широкой части электромагнитного спектра - на разных длинах волн света - и, кажется, сильно различаются от звезды к звезде. Однако сам факт того, что каждая нейтронная звезда обладает разными свойствами, может помочь астрономам понять, что ими движет.

Возможно, величайшим препятствием для изучения нейтронных звезд является то, что они невероятно плотные, настолько плотные, что банка нейтронных звезд весом 14 унций будет иметь такую ​​же массу, как и наша Луна. Астрономы не имеют возможности моделировать такую ​​плотность здесь, на Земле. Поэтому трудно понять физика о том, что происходит. Вот почему изучение света от этих звезд так важно, потому что оно дает нам подсказки о том, что происходит внутри звезды.

Некоторые ученые утверждают, что в ядрах преобладает пул свободных кварков - фундаментальных строительных блоков иметь значение. Другие утверждают, что ядра заполнены экзотическими частицами другого типа, такими как пионы.

Нейтронные звезды также имеют интенсивные магнитные поля. И именно эти поля частично ответственны за создание рентгеновских лучей и гамма излучение которые видны из этих объектов. Поскольку электроны ускоряются вокруг и вдоль линий магнитного поля, они излучают излучение (свет) в длинах волн от оптического (свет, который мы видим нашими глазами) до гамма-лучей очень высокой энергии.

Астрономы подозревают, что все нейтронные звезды вращаются и делают это довольно быстро. В результате некоторые наблюдения нейтронных звезд дают "импульсную" эмиссионную сигнатуру. Поэтому нейтронные звезды часто называют пульсирующими звездами (или пульсарами), но отличаются от других звезд, которые имеют переменное излучение. Пульсация от нейтронных звезд обусловлена ​​их вращениегде другие звезды, которые пульсируют (например, звезды-цефиды), пульсируют, когда звезда расширяется и сжимается.

Нейтронные звезды, пульсары и черные дыры являются одними из самых экзотических звездных объектов во вселенной. Понимание их является лишь частью изучения физики гигантских звезд и того, как они рождаются, живут и умирают.

Отредактировано Кэролин Коллинз Петерсен.