Как и большая часть объектов во Вселенной, звезды рождаются, живут и умирают в течение миллионов, а иногда миллиардов лет.
Жизнь звезды завершается по-разному в зависимости от её массы: звёзды с малой массой станут белыми карликами, звёзды с большой массой — чёрными дырами, а все промежуточные случаи коллапсируют в нейтронные звёзды.
Таким образом, нейтронная звезда — это остаточное ядро коллапсировавшей звезды. Маленькие и чрезвычайно массивные, типичная нейтронная звезда имеет радиус между 10 и 13,5 км и массу от 1,4 до 2,16 солнечных масс.
Нейтронные звезды образуются при взрыве сверхновых на последних стадиях жизни звезды. Гравитационный коллапс сжимает звездное ядро до плотности атомных ядер. Впоследствии возможно развитие по-разному.
Мы подготовили 15 увлекательных фактов о нейтронных звёздах.
10. Есть три типа нейтронных звезд
Нейтронные звезды по своим особенностям делятся на три группы: рентгеновские пульсары, магнетары и радиопульсары. Радиопульсары, или просто пульсары, — самый распространенный тип нейтронных звезд, излучающих сильные электромагнитные импульсы, но обнаружить их очень трудно.
Из-за того что пульсары испускают электромагнитное излучение с магнитных полюсов, их можно увидеть только при направленности луча на Землю. С Земли этот луч будет казаться исходящим из одной точки в пространстве. Это явление называют эффектом маяка.
Нахождение этих пульсаров в «особенном состоянии» может предоставить бесценную информацию о Вселенной.
МагнитарЭто уникальный подтип нейтронных звезд с очень мощными магнитными полями. Другие характеристики, такие как радиус, температура и плотность магнитаров, похожи на характеристики других нейтронных звезд, но отличаются сильными магнитными полями и немного более высокой скоростью вращения.
Рентгеновские пульсарыТакже известны как пульсары с аккреционным питанием, существующие обычно в двойных звездных системах, где нейтронная звезда обращается вокруг другого звездного спутника. Идут излучение в рентгеновском диапазоне. спектре.
К подтипам рентгеновских пульсаров относятся миллисекундные пульсары (рециркулирующие пульсары), низкомассовые рентгеновские бинарные системы, среднемассовые рентгеновские бинарные системы и высокомассовые рентгеновские бинарные системы.
9. Они очень горячие и очень плотные
Температура поверхности большинства наблюдаемых нейтронных звезд равна около 600 000 К, а в молодых звездах еще выше. Солнце имеет температуру поверхности примерно 5775 К, в то время как Сириус, белый карлик, – 9940 К.
Нейтронные звёзды очень компактны и плотные: ложка из материала звезды весила бы больше миллиарда тонн. Плотность меняется по глубине, у поверхности она меньше, чем у атомного ядра, но к центру плотность увеличивается и становится большей, чем у ядра атома.
Помимо этого, магнитное поле этих объектов приблизительно в квадриллион раз, а гравитационное — в два hundred миллиардов раз сильнее земного. Причина их сильного магнитного поля до сих пор неизвестна.
8. Ближайшая нейтронная звезда
В 2007 году исследователи нашли рентгеновский источник в созвездии Малой Медведицы на расстоянии 250-1000 световых лет от Земли. Позже его определили как нейтронную звезду, которая может быть ближайшей к Земле.
Звезда 1RXS J141256.0 + 792204 получила прозвище Кальвера в честь персонажа из фильма «Великолепная семерка». В отличие от большинства наблюдаемых звезд, Кальвера относится к редкой группе изолированных нейтронных звезд без остатка сверхновой звезды и звезды-компаньона.
В Млечном Пути насчитывается приблизительно две тысячи известных пульсаров.
По оценкам, основанным на числе взрывов сверхновых, в нашей галактике Млечный Путь должно быть не менее 100 миллионов нейтронных звезд. На данный момент астрономы обнаружили меньше двух тысяч пульсаров — наиболее распространенного типа нейтронной звезды.
Этот большой разброс по количеству может быть связан с возрастом. Нейтронным звёздам, как правило, миллиарды лет, что даёт им время остыть. Без достаточной энергии для излучения на разных длинах волн многие пульсары становятся почти незаметными для наших спутников. Даже молодые пульсары могут остаться не замеченными из-за узкого поля излучения.
Самая быстрая нейтронная звезда совершает 716 оборотов за секунду.
Младенческие нейтронные звезды могут вращаться с огромной скоростью благодаря сохранению момента импульса. Самая быстрая из зарегистрированных — PSR J1748-2446ad, находится в созвездии Стрельца, примерно в 18 000 световых лет от Земли.
Пульсар совершает вращение со скоростью 716 оборотов за секунду, то есть 43 тысячи оборотов в минуту. Изучения показали, что масса звезды немного меньше массы Солнца, а радиус — менее 16 километров.
5. Скорость их вращения может увеличиться
В двойных системах иногда нейтронная звезда поглощает падающую от своей компаньона материю или плазму. Это может ускорить вращение звезды и изменить ее форму, придав ей сжатый сфероидальный вид. Таковые изменения происходят из-за взаимодействия магнитосферы звезды с плазмой.
Первоначально этот феномен наблюдали в нескольких рентгеновских пульсарах, например, Центавра X-3 и Геркулеса X-1. В настоящее время его фиксируют и в других подобных объектах. Параллельно происходит длительное снижение периода импульса Центавра X-3.
Нейтронные звезды иногда испытывают сбои.
Астрономический сбой характеризуется внезапным ускорением вращения пульсирующей нейтронной звезды. Предполагают, что причиной ускорения служит звездное землетрясение — внезапное изменение коры звезды. Это явление не подтверждено научными данными. В результате землетрясения экваториальный радиус звезды сокращается, а поскольку момент импульса остается неизменным, скорость вращения увеличивается.
Недавние исследования установили, что энергия, выделяющаяся во время звездных землетрясений, не может вызвать сбоев. Новая теория объясняет сбои возмущениями в предполагаемом сверхтекучем ядре пульсаров.
Может функционировать в сложном, двухуровневом строении.
Большинство наблюдаемых нейтронных звезд образуют двойные системы. В этих системах нейтронные звезды связаны с белыми карликами, звездами главной последовательности, красными гигантами или другой нейтронной звездой. .
В 2003 году международная группа радиоастрономов из обсерватории Паркса (Австралия) обнаружила двойную систему с двумя пульсарами, то есть двумя пульсирующими нейтронными звездами в гравитационно связанной системе. Это единственная известная нам подобная система. Два пульсара обозначены как PSR J0737-3039A и PSR J0737-3039B.
Нейтронные звезды способны захватывать планеты.
Как и другие, нейтронные звезды могут иметь планеты и даже четко определенную планетную систему. экзопланетыСолнечные системы могут быть локальными, захваченными или располагаться в околоземной форме (планета в системе с двумя звездами).
Также пульсирующая нейтронная звезда в двойной системе может полностью устранить атмосферу своей компаньонской звезды, оставив лишь голый костяк. Такой костяк можно трактовать как планету или как объект, подобный звезде.
До сих пор подтверждены всего две планетные системы. Первая состоит из трех планет: Полтергейста, Фобетора и Драугра, которые вращаются вокруг объекта PSR B1257 + 12. Вторая система включает один внесолнечный мир, вращающийся вокруг объекта PSR B1620-26.
1. Столкновение двух нейтронных звезд
17 августа 2017 года около семидесяти обсерваторий по всему миру, включая Virgo и LIGO, зарегистрировали сигнал гравитационной волны, получивший название GW170817. Гравитационная волна возникла за несколько минут до слияния двух нейтронных звезд. Несмотря на то что это не первое подобное открытие, оно считается прорывом в астрономии.
Это происходит потому что вся информация, которая была зафиксирована ранее, … гравитационные волновые сигналыСлияние черных дыр вызвало короткий гамма-всплеск, зарегистрированный космическим гамма-телескопом Ферми и обозначенный как GRB 170817A.
Несколько коротких фактов
Пульсар Hulse-Taylor (PSR B1913+16) — это пульсар, образующий бинарную систему со звездой нейтронной массой. Открытый в 1972 году, стал первым обнаруженным бинарным пульсаром и сыграл важную роль в изучении гравитационных волн. За открытие и последующий анализ получена Нобелевская премия по физике Расселу Алану Халсу и Джозефу Хутону Тейлору-младшему в 1993 году.
Предел Толмана-Оппенгеймера-Волкофа определяет максимальную массу нейтронной звезды, превышение которой приводит к коллапсу в черную дыру. Его величина варьируется от 1,5 до 3,0 солнечных масс.
Астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки предсказали существование нейтронных звезд в 1934 году, более чем за тридцать лет до их первого подтверждения.
Группа молодых и изолированных нейтронных звезд расположена на расстоянии от 390 до 1630 световых лет от Земли и носит название «Великолепная семерка». Первой открытой звездой группы стала RX J1856.5-3754 в 1992 году, а подтверждение этого открытия состоялось в 1996 году.
Шесть других звёзд в группе: RX J0806.4-4132, RX J0720.4-3125, RBS1556, RBS1223, RX J0420.0-5022 и 1RXS J214303.7 + 065419. Все семь источников рентгеновского излучения обнаружил спутник ROSAT.