Нейтронная звезда
Нейтронная звезда - космическое тело, являющееся одним из возможных результатов эволюции звёзд. Состоит из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (∼1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов.
По современным представлениям в нейтронной звезде можно выделить несколько слоев:
- поверхностный слой;
- внешнюю и внутреннюю кору;
- внешнее и внутреннее (загадочное) ядро.
Толщины слоев и плотность в центре звезды зависят от массы звезды и свойств вещества ядра.
Поверхностный слой имеет толщину не более нескольких метров и простирается от поверхности до глубины, где плотность вещества 106 г/см3. Вещество этого слоя — обычная плазма — подвержено сильному влиянию магнитных полей (1012 -- 1013 Гс).
Внешняя кора расположена под поверхностью и имеет толщину в несколько сот метров. Плотность на ее дне примерно равна 4*1011 г/см3. Вещество состоит из электронов и атомов.
- поверхностный слой;
- внешнюю и внутреннюю кору;
- внешнее и внутреннее (загадочное) ядро.
Толщины слоев и плотность в центре звезды зависят от массы звезды и свойств вещества ядра.
Поверхностный слой имеет толщину не более нескольких метров и простирается от поверхности до глубины, где плотность вещества 106 г/см3. Вещество этого слоя — обычная плазма — подвержено сильному влиянию магнитных полей (1012 -- 1013 Гс).
Внешняя кора расположена под поверхностью и имеет толщину в несколько сот метров. Плотность на ее дне примерно равна 4*1011 г/см3. Вещество состоит из электронов и атомов.
Типичный радиус 10 км
Внутренняя температура от 1010 до 1011 K
Типичная масса (Солнце=1) 1,5
Средняя плотность вещества (г/см3) 2,8*1014
Сила тяжести на поверхности (Земля=1) 1011
Многие нейтронные звёзды обладают чрезвычайно высокой скоростью вращения, — до нескольких сотен оборотов в секунду.
Нейтронные звёзды возникают в результате вспышек сверхновых звёзд.
Внутренняя температура от 1010 до 1011 K
Типичная масса (Солнце=1) 1,5
Средняя плотность вещества (г/см3) 2,8*1014
Сила тяжести на поверхности (Земля=1) 1011
Многие нейтронные звёзды обладают чрезвычайно высокой скоростью вращения, — до нескольких сотен оборотов в секунду.
Нейтронные звёзды возникают в результате вспышек сверхновых звёзд.
Первая нейтронная звезда — радиопульсар PSR 1919+21 — была открыта английским радиоастрономом А. Хьюишем и его группой лишь в 1967 г.
23 февраля 1987 г. нейтринные детекторы зарегистрировали мощный всплеск нейтринного излучения, возникшего при взрыве сверхновой и образовании нейтронной звезды в Большом Магеллановом Облаке.
23 февраля 1987 г. нейтринные детекторы зарегистрировали мощный всплеск нейтринного излучения, возникшего при взрыве сверхновой и образовании нейтронной звезды в Большом Магеллановом Облаке.
Возникновение нейтронных звезд
Нейтронные звезды образуются после исчерпания источников термоядерной энергии в недрах обычной звезды, если ее масса к этому моменту превышает 1,4 массы Солнца.
Поскольку источники термоядерной энергии отсутствуют, устойчивое равновесие звезды становится невозможным и начинается катастрофическое сжатие звезды к центру — гравитационный коллапс. Если исходная масса звезды не превышает некоторой критической величины, то коллапс в центральных частях останавливается и образуется горячая нейтронная звезда.
Поскольку источники термоядерной энергии отсутствуют, устойчивое равновесие звезды становится невозможным и начинается катастрофическое сжатие звезды к центру — гравитационный коллапс. Если исходная масса звезды не превышает некоторой критической величины, то коллапс в центральных частях останавливается и образуется горячая нейтронная звезда.
Процесс коллапса занимает доли секунды. За ним может последовать либо натекание оставшейся оболочки звезды на горячую нейтронную звезду с испусканием нейтрино, уносящих более 10% массы звезды, либо сброс оболочки за счет термоядерной энергии «непрогоревшего» вещества или энергии вращения.
Такой выброс происходит очень быстро, и для наблюдателя на Земле он выглядит как грандиозный взрыв — вспышка сверхновой звезды. Наблюдаемые нейтронные звезды — пульсары часто связаны с остатками сверхновых звезд.
Такой выброс происходит очень быстро, и для наблюдателя на Земле он выглядит как грандиозный взрыв — вспышка сверхновой звезды. Наблюдаемые нейтронные звезды — пульсары часто связаны с остатками сверхновых звезд.
Классификация нейтронных звёзд
Эжектор (радиопульсар)
На радиусе светового цилиндра линейная скорость вращения поля приближается к скорости света.
За этим радиусом обычное дипольное поле существовать не может, поэтому линии напряжённости поля в этом месте обрываются. Заряженные частицы, двигающиеся вдоль силовых линий магнитного поля, через такие обрывы могут покидать нейтронную звезду и улетать в межзвёздное пространство.
Нейтронная звезда данного типа «эжектирует» (от англ. eject — извергать, выталкивать) релятивистские заряженные частицы, которые излучают в радиодиапазоне. Эжекторы наблюдаются как радиопульсары.
За этим радиусом обычное дипольное поле существовать не может, поэтому линии напряжённости поля в этом месте обрываются. Заряженные частицы, двигающиеся вдоль силовых линий магнитного поля, через такие обрывы могут покидать нейтронную звезду и улетать в межзвёздное пространство.
Нейтронная звезда данного типа «эжектирует» (от англ. eject — извергать, выталкивать) релятивистские заряженные частицы, которые излучают в радиодиапазоне. Эжекторы наблюдаются как радиопульсары.
«Пропеллер»
Скорость вращения уже недостаточна для эжекции частиц, поэтому такая звезда не может быть радиопульсаром. Однако скорость вращения всё ещё велика, и захваченная магнитным полем окружающая нейтронную звезду материя не может упасть, то есть аккреция вещества не происходит.
Нейтронные звёзды данного типа практически не имеют наблюдаемых проявлений и изучены плохо.
Нейтронные звёзды данного типа практически не имеют наблюдаемых проявлений и изучены плохо.
Аккретор
(рентгеновский пульсар)
(рентгеновский пульсар)
Скорость вращения снижается настолько, что веществу теперь ничего не препятствует падать на такую нейтронную звезду. Падая, вещество, уже будучи в состоянии плазмы, движется по линиям магнитного поля и ударяется о твёрдую поверхность тела нейтронной звезды в районе её полюсов, разогреваясь до десятков миллионов градусов.
Вещество, нагретое до столь высоких температур, ярко светится в рентгеновском диапазоне. Область, в которой происходит столкновение падающего вещества с поверхностью тела нейтронной звезды, очень мала — всего около 100 метров.
Это горячее пятно из-за вращения звезды периодически пропадает из вида, поэтому наблюдаются регулярные пульсации рентген-излучения. Такие объекты и называются рентгеновскими пульсарами.
Вещество, нагретое до столь высоких температур, ярко светится в рентгеновском диапазоне. Область, в которой происходит столкновение падающего вещества с поверхностью тела нейтронной звезды, очень мала — всего около 100 метров.
Это горячее пятно из-за вращения звезды периодически пропадает из вида, поэтому наблюдаются регулярные пульсации рентген-излучения. Такие объекты и называются рентгеновскими пульсарами.
Георотатор
Скорость вращения таких нейтронных звёзд мала и не препятствует аккреции. Но размеры магнитосферы таковы, что плазма останавливается магнитным полем раньше, чем она будет захвачена гравитацией.
Подобный механизм работает в магнитосфере Земли, из-за чего данный тип нейтронных звёзд и получил своё название.
Подобный механизм работает в магнитосфере Земли, из-за чего данный тип нейтронных звёзд и получил своё название.
