Нейтронная звезда

Нейтронная звезда - космический объект. Заря на определенном этапе своей эволюции. Плотность данного объекта, согласно современным астрофизическими теориями, сопоставима с плотностью атомного ядра.


1. Конечная эволюция звезды

Схема строения нейтронной звезды

В зависимости от массы звезды, после выгорания большей части водорода, возможны три сценария ее дальнейшей эволюции. Если масса звезды с главной последовательности меньше трех масс солнца, то после схода с главной последовательности, звезда превращается в белый карлик. При массе 3-8 масс солнца - звезда превращается в нейтронную звезду. Если масса больше от восьми масс солнца, то она коллапсирует в черной дыры.

Водород, который является основной составляющей звезды, выгорает при термоядерной реакции, в результате чего образуется гелий. В центре звезды постепенно образуется гелиевое ядро, масса которого постоянно растет. Звезда сохраняет свой объем благодаря давлению, которое создает излучения образованное в результате ядерного синтеза. Лучевое давление уравновешивает гравитационную силу и противодействует гравитационному сжатию звезды. Однако с уменьшением количества водорода, уменьшается мощность термоядерной реакции и, соответственно, мощность лучевого давления уменьшается. Может наступить момент, когда лучевой давление станет меньше гравитационной силы компактного гелиевого ядра. В этот момент начинается гравитационный коллапс. Центральная часть звезды сжимается, а внешняя часть расширяются (чтобы сохранялся полный импульс системы). Расширение сопровождается мощным световым излучением ( сверхновая звезда). Центральная часть сжимается до тех пор, пока плотность вещества не станет равна плотности атомного ядра. Электроны вжимаются в атомные ядра, и объект, образующийся называют нейтронной звездой, поскольку ее вещество состоит из нейтронов.


2. Наблюдение

Аккреционный диск в двойной системе

Поскольку радиус нейтронной звезды составляет лишь порядка 10-20 км, то она имеет низкую светимость. Непосредственно наблюдать самую нейтронную звезду трудно. Наблюдение ведутся опосредованно, через те эффекты которые вызывают особенности нейтронной звезды.

Двойные звездные системы широко распространены в Вселенной. Если одна из звезд сошла с главной последовательности и превратилась в нейтронную звезду, то возможно перетекание вещества второй звезды в нейтронную звезду ( аккреция), и формирование аккреционного диска. Аккреционный диск может иметь высокую светимость за счет переизлучения энергии излучения звезд, либо за счет гравитационного сжатия самого газа аккреционного диска. Аккреционный диск служит признаком существования в системе компактного и массивного звездного объекта.

Схема гравитационного линзирования нейтронной звездой

Если нейтронная звезда имеет сильное магнитное поле, вещество аккреционного диска выпадает в областях магнитных полюсов. Кинетическая энергия выпадающего вещества переходит в электромагнитное излучение. Нейтронная звезда быстро вращается - это результат сохранения момента количества движения при гравитационного сжатия звезды. Вращение приводит к появлению пульсара - наблюдается астрономический объект, излучающий в импульсном режиме. Поскольку нейтронная звезда имеет размеры десятков километров, то частота пульсации пульсара является порядке секунд, или даже доли секунд.

Также одиночные нейтронные звезды могут быть обнаружены благодаря явлению гравитационного фокусировки (при прохождении нейтронной звезды между обычной звездой и наблюдателем происходит визуальное увеличение яркости звезды, поскольку гравитационное поле нейтронной звезды искажает движение света).

Нейтронные звезды - одни из немногих астрономических объектов, которые были сначала теоретически предусмотрены, а потом уже открыты экспериментально. В 1932 году Ландау предположил существование сверхплотная звезд, равновесие которых поддерживается ядерными силами. А в 1934 году астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки назвали их нейтронными звездами и связали со взрывами сверхновых. Но первое общепризнанное наблюдение нейтронной звезды состоялось лишь в 1968 году, когда были открыты пульсары.


См.. также