Нейтронные звезды - это остатки гигантских звезд, которые погибли в результате огненного взрыва, известного как сверхновая. После такой вспышки ядра этих бывших звезд уплотняются в сверхплотный объект с массой солнца, упакованной в шар размером с город.
Как образуются нейтронные звезды?
Обычные звезды сохраняют свою сферическую форму, потому что растущая сила тяжести их гигантской массы пытается вытянуть их газ к центральной точке, но уравновешивается энергией ядерного синтеза в их ядрах, которая оказывает внешнее давление, согласно НАСА. В конце своей жизни звезды, которые в четыре-восемь раз превышают массу Солнца, сжигают свое доступное топливо, и их реакции внутреннего синтеза прекращаются. Внешние слои звезд быстро коллапсируют внутрь, отскакивая от толстого ядра, а затем снова взрываются как сильная сверхновая.
Но плотное ядро продолжает разрушаться, создавая давление настолько высокое, что протоны и электроны сжимаются в нейтроны, а также легкие частицы, называемые нейтрино, которые уходят в далекую вселенную. Конечным результатом является звезда, масса которой составляет 90% нейтронов, которую невозможно сжать сильнее, и, следовательно, нейтронная звезда не может разрушиться дальше.
Характеристики нейтронной звезды
Астрономы впервые выдвинули теорию о существовании этих странных звездных образований в 1930-х годах, вскоре после открытия нейтрона. Но только в 1967 году у ученых были убедительные доказательства существования нейтронных звезд в реальности. Аспирантка по имени Джоселин Белл в Кембриджском университете в Англии заметила странные импульсы в своем радиотелескопе, приходя так регулярно, что сначала она подумала, что они могут быть сигналом от инопланетной цивилизации, согласно Американскому физическому обществу. Образцы, оказалось, не были E.T. а скорее излучение, испускаемое быстро вращающимися нейтронными звездами.
Сверхновая, которая порождает нейтронную звезду, передает много энергии компактному объекту, заставляя его вращаться вокруг своей оси от 0,1 до 60 раз в секунду и до 700 раз в секунду. Грозные магнитные поля этих объектов производят мощные столбы излучения, которые могут проноситься сквозь Землю подобно лучам маяка, создавая так называемый пульсар.
Свойства нейтронных звезд совершенно вне этого мира - одна чайная ложка материала нейтронной звезды будет весить миллиард тонн. Если бы вы как-то стояли на их поверхности, не умирая, вы испытали бы силу гравитации в 2 миллиарда раз сильнее, чем то, что вы чувствуете на Земле.
Магнитное поле обычной нейтронной звезды может быть в триллионы раз сильнее земного. Но некоторые нейтронные звезды имеют еще более экстремальные магнитные поля, в тысячу и более раз превышающие среднюю нейтронную звезду. Это создает объект, известный как магнитар.
Звездные землетрясения на поверхности магнетара - эквивалент движений земной коры, которые вызывают землетрясения - могут выделять огромное количество энергии. По данным НАСА, за одну десятую секунды магнитар может производить больше энергии, чем излучало Солнце за последние 100 000 лет.
Исследование нейтронных звезд
Исследователи решили использовать стабильные, похожие на часы импульсы нейтронных звезд, чтобы помочь в навигации космического корабля, подобно тому, как лучи GPS помогают направлять людей на Земле. Эксперимент на Международной космической станции под названием Station Explorer для рентгеновской синхронизации и навигационной технологии (SEXTANT) смог использовать сигнал пульсаров для расчета местоположения МКС с точностью до 10 миль (16 км).
Но многое еще предстоит понять о нейтронных звездах. Например, в 2019 году астрономы обнаружили самую массивную нейтронную звезду из когда-либо встреченных - масса нашего Солнца, в 2,14 раза превышающая массу нашего тела, с вероятностью около 12,4 миль (20 км) в поперечнике. При таком размере объект находится на пределе, где он должен был упасть в черную дыру, поэтому исследователи внимательно изучают его, чтобы лучше понять странную физику, которая потенциально может его удерживать.
Исследователи также приобретают новые инструменты для лучшего изучения динамики нейтронных звезд. Используя лазерную интерферометрную гравитационно-волновую обсерваторию (LIGO), физики смогли наблюдать гравитационные волны, излучаемые, когда две нейтронные звезды вращаются вокруг друг друга, а затем сталкиваются. Эти мощные слияния могут быть ответственны за производство многих драгоценных металлов, которые мы имеем на Земле, включая платину и золото, и радиоактивных элементов, таких как уран.
