нейтронна зірка
Neutron star
Нейтронна зірка - надгуста зірка, що утворюється в результаті вибуху наднових. Речовина нейтронної зірки складається в основному з нейтронів.
Нейтронна зірка має ядерну щільність (10 14 -10 15 г / см 3) і типовий радіус 10-20 км. Подальшому гравітаційного стиску нейтронної зірки перешкоджає тиск ядерної матерії, що виникає за рахунок взаємодії нейтронів. Це тиск виродженого істотно більш щільного нейтронного газу в змозі утримувати від гравітаційного колапсу маси аж до 3M. Таким чином, маса нейтронної зірки змінюється в межах (1.4-3) M.
Мал. 1. Перетин нейтронної зірки масою 1.5M і радіусом R = 16 км. Вказана щільність ρ в г / см 3 в різних частинах зірки.
Нейтрино, що утворюються в момент колапсу наднової, швидко охолоджують нейтронну зірку. Її температура за оцінками падає з 10 11 до 10 9 До за час близько 100 с. Далі темп охолодження зменшується. Однак він високий за космічними масштабами. Зменшення температури з 10 9 до 10 8 К відбувається за 100 років і до 10 6 К - за мільйон років.
Відомо ≈ 1200 об'єктів, які відносять до нейтронним зіркам. Близько 1000 з них розташовані в межах нашої галактики. Структура нейтронної зірки масою 1.5M і радіусом 16 км показана на рис. 1: I - тонкий зовнішній шар з щільно упакованих атомів. Область II являє собою кристалічну решітку атомних ядер і вироджених електронів. Область III - твердий шар з атомних ядер, перенасичених нейтронами. IV - рідке ядро, що складається в основному з вироджених нейтронів. Область V утворює адронную серцевину нейтронної зірки. Вона, крім нуклонів, може містити півонії і гіперонів. У цій частині нейтронної зірки можливий перехід нейтронної рідини в тверде кристалічний стан, поява піонного конденсату, утворення кварк-глюонної і Гіперон плазми. Окремі деталі будови нейтронної зірки в даний час уточнюються.
Виявити нейтронні зірки оптичними методами складно через малий розмір і низькою світності. У 1967 р Е. Хьюіш і Дж. Белл (Кембриджський університет) відкрили космічні джерела періодичного радіовипромінювання - пульсари. Періоди повторення радиоимпульсов пульсарів строго постійні і для більшості пульсарів лежать в інтервалі від 10 -2 до декількох секунд. Пульсари - це обертові нейтронні зірки. Тільки компактні об'єкти, що мають властивості нейтронних зірок, можуть зберігати форму, не руйнуючись при таких швидкостях обертання. Збереження кутового моменту і магнітного поля при колапсі наднової і утворення нейтронної зірки призводить до народження швидко обертаються пульсарів з дуже сильним магнітним полем 10 10 -10 14 Гс. Магнітне поле обертається разом з нейтронної зіркою, однак, вісь цього поля не збігається з віссю обертання зірки. При такому обертанні радіовипромінювання зірки ковзає по Землі як промінь маяка. Кожен раз, коли промінь перетинає Землю і потрапляє на земного спостерігача, радіотелескоп фіксує короткий імпульс радіовипромінювання. Частота його повторення відповідає періоду обертання нейтронної зірки. Випромінювання нейтронної зірки виникає за рахунок того, що заряджені частинки (електрони) з поверхні зірки рухаються зовні по силових лініях магнітного поля, випускаючи електромагнітні хвилі. Такий механізм радіовипромінювання пульсара, вперше запропонований Т. Голдом (рис. 2).
Мал. 2. Модель пульсара
Освіта нейтронних зірок не завжди є наслідком спалаху наднової. Можливий і інший механізм: в ході еволюції білих карликів в тісних подвійних зоряних системах. Перетікання речовини зірки-компаньйона на білого карлика поступово збільшує масу білого карлика і після досягнення критичної маси білий карлик перетворюється на нейтронну зірку.
Мал. 3. Крабовидная туманність з нейтронної зіркою в центрі