Steaua neutronică este ... Definiția, structura, istoria descoperirii și fapte interesante

Obiectele discutate în articol au fost descoperite întâmplător, deși oamenii de știință Landau LD și Oppenheimer R. și-au prezis existența în 1930. Vorbim despre stele neutronice. Caracteristicile și caracteristicile acestor lumini cosmice vor fi discutate în articol.

Neutronul și steaua cu același nume

După predicțiile de 30-e ale secolului XX existența stele neutronice și după neutronul (1932), W. Baade a fost deschis cu F. Zwicky în 1933 la Congresul de Fizicienii din SUA au declarat posibilitatea formării unui obiect numit steaua neutronică. Acesta este corpul cosmic care apare în procesul de explozie a supernovei.

Cu toate acestea, toate calculele au fost doar teoretice, deoarece nu a fost posibil să se dovedească o astfel de teorie în practică din cauza lipsei de echipamente astronomice adecvate și a unei stele neutronice prea mici. Dar în 1960, astronomia cu raze X a început să se dezvolte. Apoi, în mod neașteptat, stelele neutronice au fost descoperite datorită observațiilor radio.

descoperire

1967 a fost un reper în această zonă. Bell D., fiind student absolvent al lui Hewish E., a putut să deschidă un obiect spațial - o stea neutronică. Acesta este un corp care emite o radiație constantă a impulsurilor undelor radio. Fenomenul a fost comparat cu un balizaj radio spațial datorită directivității înguste a fasciculului radio care provenea dintr-un obiect rotativ foarte rapid. Faptul este că orice altă stea standard nu ar putea să-și mențină integritatea la o viteză atât de mare de rotație. Doar stelele neutroni sunt capabile de acest lucru, printre care pulsar PSR B1919 + 21 a devenit primul deschis.

Soarta stelelor masive este foarte diferită de stelele mici. În astfel de corpuri de iluminat apare un moment în care presiunea gazului nu mai echilibrează forțele gravitaționale. Astfel de procese conduc la faptul că steaua începe să se contracte pe termen nelimitat (colaps). Când masa unei stele depășește frecvența solare cu un factor de 1,5-2, colapsul este inevitabil. În procesul de comprimare, gazul din interiorul miezului stelar este încălzit. La început totul se întâmplă foarte încet.

colaps

Atingând o anumită temperatură, protonul se poate transforma în neutrini, care părăsesc imediat steaua, luând cu ei energie. Prăbușirea se va intensifica până când toate protonii vor fi transformați în neutrini. Astfel, se formează o stea de tip pulsar sau neutron. Acesta este un nucleu colapsant.

Învelișul exterior, atunci când se formează un pulsar, primește o energie de compresie, care după aceea nu va avea o viteză de o mie de km / sec. aruncat în spațiu. În acest caz, se formează un val de șoc care poate duce la formarea unei noi stele. La așa ceva strălucirea stelei în miliarde de ori mai mare decât originalul. După un astfel de proces, pentru o perioadă între o săptămână și o lună, steaua emite lumină într-o cantitate care depășește întreaga galaxie. Un astfel de corp ceresc este numit supernova. Explozia sa duce la formarea unei nebuloase. În centrul nebuloasei este o stea pulsar sau neutron. Acesta este așa-zisul descendent al unei stele care a explodat.

vizualizare

În adâncurile întregului spațiu al spațiului au loc evenimente uimitoare, între care - ciocnirea stelelor. Datorită celui mai complex model matematic NASA, oamenii de știință au reușit să vizualizeze revolta unei cantități uriașe de energie și degenerarea materiei implicate în ea. Înainte de ochii observatorilor, se creează o imagine incredibil de puternică a cataclismului spațial. Probabilitatea unei coliziuni a stelelor neutronice este foarte mare. Întâlnirea a două astfel de corpuri de iluminat în spațiu începe prin împrăștierea lor în câmpurile gravitaționale. Având o masă imensă, ei, ca să spunem așa, fac schimb de îmbrățișări. Când apare o coliziune, apare o explozie puternică, însoțită de o emisie incredibil de puternică de radiații gamma.

Dacă privim separat steaua neutronică, acestea sunt rămășițele după explozia supernovei, în care se termină ciclul de viață. Masa stelei care supravietuieste propriului sau secol depaseste stelele solare de 8-30 de ori. Universul este adesea iluminat de explozii de supernove. Probabilitatea ca luminatoarele cu neutroni să se întâlnească în univers este destul de ridicată.

întâlnire

Este interesant faptul că, atunci când două stele se întâlnesc, dezvoltarea evenimentelor nu poate fi prevăzută fără echivoc. Una dintre opțiuni descrie un model matematic propus de oamenii de știință ai NASA din Space Flight Center. Procesul începe cu faptul că două stele de neutroni se află unul în celălalt în spațiul cosmic la o distanță de aproximativ 18 km. Prin standarde cosmice, stelele neutronice cu o masă de 1,5-1,7 ori mai mare decât stelele solare sunt considerate obiecte mici. Diametrul lor variază în 20 km. Din cauza acestei discrepanțe între volum și masă, steaua neutronică este proprietarul celor mai puternice câmpuri gravitaționale și magnetice. Imaginați-vă: o linguriță de materie de stea neutronă cântărește ca întregul munte al Everestului!

degenerare

Incredibil de mare undele gravitaționale neutronul, acționând în jurul acestuia, este motivul pentru care materia nu poate fi sub formă de atomi separați, care încep să se descompună. Substanța însăși trece într-un neutron degenerat, în care structura neutronilor înșiși nu va permite ca steaua să treacă într-o singularitate și apoi într-o gaură neagră. Dacă masa materiei degenerate începe să crească datorită adăugării acesteia, atunci forțele gravitaționale vor putea să depășească rezistența la neutroni. Apoi, nimic nu va împiedica distrugerea structurii formate ca urmare a coliziunii obiectelor de stele neutronice.

Model matematic

Studiind aceste obiecte cerești, oamenii de știință au ajuns la concluzia că densitatea unei stele neutronice este comparabilă cu densitatea materiei în nucleul unui atom. Indicatorii săi se află în intervalul de la 1015 kg / msup3 - până la 1018 kg / msup3-. Astfel, existența independentă a electronilor și a protonilor este imposibilă. Substanța unei stele este practic compusă doar din neutroni.

Un model matematic demonstrează cât de puternic interacțiunile gravitaționale periodice care au loc între cele două stele neutronice, sparge prin coaja subțire de două stele și aruncă în spațiul care le înconjoară, o cantitate mare de radiație (energie și materie). Procesul de apropiere este foarte rapid, literalmente într-o fracțiune secundă. Ca rezultat al coliziunii, se formează un inel toroidal de materie cu o gaură neagră nou-născută în centru.

important

Modelarea unor astfel de evenimente este importantă. Mulțumită lor, oamenii de știință au reușit să înțeleagă cum se formează o stea neutronică și o gaură neagră, ce se întâmplă în ciocnirea corpurilor de iluminat, cum se naște și mor supernove și multe alte procese ale spațiului cosmic. Toate aceste evenimente sunt izvorul apariției celor mai grele elemente chimice din univers, chiar mai grele decât fierul, care nu pot forma altfel. Aceasta indică valoarea foarte importantă a stelelor neutronice din întregul univers.

Rotația unui obiect ceresc cu un volum enorm în jurul axei sale este izbitoare. Un astfel de proces provoacă o prăbușire, dar masa stelei neutronice rămâne practic aceeași. Dacă ne imaginăm că steaua va continua să se contracte, atunci, conform legii conservării momentului unghiular, viteza de rotație unghiulară a stelei va crește la valori incredibile. Dacă pentru o revoluție completă steaua avea nevoie de aproximativ 10 zile, atunci, ca rezultat, va face același rând pentru 10 milisecunde! Acestea sunt procese incredibile!

Dezvoltarea colapsului

Oamenii de știință sunt implicați în studiul unor astfel de procese. Poate că vom asista la noi descoperiri, care, pentru moment, ne par fantastice! Dar dacă ne-am imagina dezvoltarea în continuare a colapsului? Pentru a fi mai ușor de imaginat, să luăm pentru comparație o pereche de stele / pământ neutron și razele lor gravitaționale. Deci, cu o compresie continuă, o stea poate ajunge la o stare în care neutronii încep să se transforme în hiperoni. Raza corpului ceresc va deveni atât de mică încât înaintea noastră va apărea o bucată de corp supraplanetar cu câmpul de masă și gravitațional al stelei. Acest lucru poate fi comparat cu, ca și în cazul în care pământul a devenit mingi de dimensiuni egale de ping-pong, iar raza gravitațională a stelei noastre, Soarele, ar fi egal cu 1 km.

Dacă ne imaginăm că o mică minge de materie stelară posedă atracția unei stele uriașe, atunci este capabilă să dețină un întreg sistem planetar lângă ea însăși. Dar densitatea unui astfel de corp ceresc este prea mare. Prin ea, treptat, razele de lumină izbucnesc, corpul pare să iasă afară, încetează să mai fie vizibil pentru ochi. Nu schimbă numai câmpul gravitațional, care avertizează că există o gaură gravitațională.

Descoperiri și observații

Pentru prima dată, undele gravitaționale de la fuziunea stelelor neutronice au fost înregistrate destul de recent: 17 august. Acum doi ani, s-au înregistrat fuziuni cu gaura neagră. Acesta este un eveniment atât de important în domeniul astrofizicii, încât observațiile concomitent au condus 70 observatoare de spațiu. Oamenii de știință au putut verifica corectitudinea ipotezelor exploziilor cu raze gama, a fost posibil să se observe sinteza elementelor grele descrise anterior de teoreticieni.

O astfel de observație generală a izbucnirii razelor gama, a undelor gravitaționale și a luminii vizibile a făcut posibilă determinarea regiunii pe cer în care sa produs evenimentul semnificativ și a galaxiei în care erau prezente aceste stele. Acesta este NGC 4993.

Bineînțeles, astronomii au observat multă vreme izbucniri scurte de radiații gamma. Dar până acum nu puteau spune exact despre originea lor. În spatele teoriei de bază a fost versiunea fuziunii dintre stelele neutronice. Acum a fost confirmată.

Pentru a descrie o stea neutronică cu ajutorul unui aparat matematic, oamenii de știință se îndreaptă spre ecuația stării, care relatează densitatea cu presiunea materiei. Cu toate acestea, există o mulțime de astfel de variante, iar oamenii de știință pur și simplu nu știu care dintre cele existente vor fi corecte. Există speranța că observațiile gravitaționale vor ajuta la rezolvarea acestei probleme. În momentul de față, semnalul nu a dat un răspuns clar, dar ajută deja la evaluarea formei stelei, care depinde de atracția gravitațională a celei de-a doua stele.