stea neutronică. Pulsarii sunt stele neutronice Ce este un pulsar

În 1932, tânărul fizician teoretician sovietic Lev Davidovich Landau (1908-1968) a ajuns la concluzia că stele de neutroni superdense există în Univers. Imaginați-vă că o stea de dimensiunea Soarelui nostru s-ar micșora la o dimensiune de câteva zeci de kilometri, iar materia sa s-ar transforma în neutroni - aceasta este o stea neutronică.

După cum arată calculele teoretice, stelele cu o masă a miezului de peste 1,2 ori masa solară explodează după epuizarea combustibilului nuclear și își aruncă învelișurile exterioare cu mare viteză. Iar straturile interioare ale stelei explodate, care nu mai sunt împiedicate de presiunea gazului, cad în centru sub influența forțelor gravitaționale. În câteva secunde, volumul stelei scade de 1015 ori! Ca rezultat al compresiei gravitaționale monstruoase, electronii liberi sunt presați în nucleele atomilor, așa cum ar fi. Se combină cu protonii și își neutralizează sarcina pentru a forma neutroni. Privat incarcare electrica, neutronii sub sarcina straturilor de deasupra încep să se apropie rapid unul de celălalt. Dar presiunea gazului neutron degenerat oprește comprimarea ulterioară. Apare o stea neutronică, compusă aproape în întregime din neutroni. Dimensiunile sale sunt de aproximativ 20 km, iar densitatea în adâncimi ajunge la 1 miliard de tone/cm3, adică este apropiată de densitatea nucleului atomic.

Deci, o stea neutronică este ca un nucleu gigant al unui atom, suprasaturat cu neutroni. Numai că, spre deosebire de nucleul atomic, neutronii sunt ținuți nu de forțe intranucleare, ci de forțe gravitaționale. Conform calculelor, o astfel de stea se răcește rapid, iar în câteva mii de ani care au trecut de la formarea ei, temperatura suprafeței sale ar trebui să scadă la 1 milion K, ceea ce este confirmat și de măsurătorile făcute în spațiu. Desigur, această temperatură în sine este încă foarte ridicată (de 170 de ori mai mare decât temperatura de suprafață a Soarelui), dar, deoarece o stea neutronică este compusă din materie extrem de densă, temperatura sa de topire este mult mai mare de 1 milion K. Drept urmare, suprafața stelelor neutronice trebuie să fie... solidă ! Deși astfel de stele au o crustă fierbinte, dar solidă, a cărei rezistență este de multe ori mai mare decât rezistența oțelului.

Forța gravitației pe suprafața unei stele neutronice este atât de mare încât, dacă o persoană ar reuși totuși să ajungă la suprafața unei stele neobișnuite, ar fi zdrobită de atracția ei monstruoasă față de grosimea urmei care rămâne pe un plic dintr-un trimitere poștală.

În vara anului 1967, o studentă absolventă de la Universitatea din Cambridge (Anglia), Jocelina Bell, a primit semnale radio foarte ciudate. Au venit în impulsuri scurte exact la fiecare 1,33730113 secunde. Precizia excepțional de mare a impulsurilor radio m-a făcut să mă gândesc: sunt aceste semnale trimise minții de către reprezentanți ai civilizației?

Cu toate acestea, în următorii câțiva ani, multe obiecte similare cu emisie radio pulsatorie rapidă au fost găsite pe cer. Se numeau pulsari, adică stele pulsatoare.

Când radiotelescoapele au fost îndreptate spre Nebuloasa Crabului, în centrul său a fost găsit și un pulsar cu o perioadă de 0,033 secunde. Odată cu dezvoltarea observațiilor extra-atmosferice, s-a constatat că emite și impulsuri de raze X, iar radiația de raze X este cea principală și este de câteva ori mai puternică decât toate celelalte radiații.

Curând, cercetătorii și-au dat seama că motivul pentru periodicitatea strictă a pulsarilor este rotația rapidă a unor stele speciale. Dar perioadele atât de scurte de pulsații, care variază de la 1,6 milisecunde la 5 secunde, pot fi explicate prin rotația rapidă doar a stelelor foarte mici și foarte dense (forțele centrifuge vor rupe inevitabil o stea mare!). Și dacă da, atunci pulsarii nu sunt altceva decât stele neutronice!

Dar de ce stelele cu neutroni se rotesc atât de repede? Amintiți-vă: o stea exotică se naște ca urmare a unei comprimări puternice a unui luminator uriaș. Prin urmare, în conformitate cu principiul conservării momentului unghiular, viteza de rotație a stelei trebuie să crească brusc, iar perioada de rotație trebuie să scadă. În plus, steaua neutronică este încă puternic magnetizată. Puterea câmpului magnetic de la suprafață este de un trilion (1012) de ori mai mare decât puterea câmpului magnetic al Pământului! Un câmp magnetic puternic este, de asemenea, rezultatul unei compresii puternice a stelei - o scădere a suprafeței sale și o îngroșare a liniilor de câmp magnetic. Totuși, adevărata sursă de activitate a pulsarilor (stelele neutronice) nu este câmpul magnetic în sine, ci este energia de rotație a stelei. Și pierzând energie din cauza radiațiilor electromagnetice și corpusculare, pulsarii își încetinesc treptat rotația.

Dacă pulsarii radio sunt stele neutronice unice, atunci pulsarii cu raze X sunt componente ale sistemelor binare. Deoarece forța gravitațională de pe suprafața unei stele neutronice este de miliarde de ceruri decât pe Soare, ea „atrage asupra ei însuși” gazul unei stele vecine (obișnuite). Particulele de gaz sunt împinse pe o stea neutronică cu viteză mare, încălzite atunci când lovesc suprafața acesteia și emit raze X. O stea neutronică poate deveni o sursă de raze X chiar dacă „rătăcește” și un nor de gaz interstelar.

Din ce este alcătuit mecanismul pulsației stelelor neutronice? Nu trebuie crezut că steaua pur și simplu pulsează. Cazul este destul de diferit. După cum am menționat deja, un pulsar este o stea neutronică care se rotește rapid. Pe suprafața sa, aparent, există o regiune activă sub forma unui „punct fierbinte”, care emite un fascicul îngust, strict direcționat de unde radio. Și în acel moment, când acel fascicul este îndreptat către observatorul pământesc, acesta din urmă va marca impulsul radiației. Cu alte cuvinte, o stea neutronică este ca un radiofar, iar perioada de pulsație a acesteia este determinată de perioada de rotație a acestui „far”. Pe baza unui astfel de model, se poate înțelege de ce, într-o serie de cazuri, la locul exploziei unei supernove, unde cu siguranță trebuie să fie pulsarul, acesta nu a fost detectat. Se observă doar acei pulsari a căror radiație este orientată cu succes față de Pământ.

1. Masa Soarelui este de 99,86% din masa întregului sistem solar, restul de 0,14% sunt planete și asteroizi.

2. Câmpul magnetic este atât de puternic încât îmbogățește câmpul magnetic al planetei noastre cu miliarde de wați în fiecare zi.

3. Se află cel mai mare bazin din sistemul solar, format ca urmare a unei coliziuni cu un obiect spațial. Acesta este „Caloris” (Bazinul Caloris), al cărui diametru este de 1.550 km. Ciocnirea a fost atât de puternică încât unda de șoc a trecut prin întreaga planetă, schimbându-și drastic aspectul.

4. Substanța solară de mărimea unui cap de ac, plasată în atmosfera planetei noastre, va începe să absoarbă oxigenul cu o viteză incredibilă și într-o fracțiune de secundă va distruge toată viața pe o rază de 160 de kilometri.

5. 1 an plutonian este 248 ani pământeni. Aceasta înseamnă că, în timp ce Pluto face o singură revoluție completă în jurul Soarelui, Pământul reușește să facă 248.

6. Lucrurile sunt și mai interesante cu Venus, 1 zi în care durează 243 de zile pământești, iar anul este doar 225.

7. Vulcanul marțian „Olympus” (Olympus Mons) este cel mai mare din sistemul solar. Lungimea sa este de peste 600 km, iar înălțimea sa este de 27 km, în timp ce înălțimea celui mai înalt punct de pe planeta noastră, vârful Muntelui Everest, atinge doar 8,5 km.

8. O explozie (fulger) a unei supernove este însoțită de eliberarea unei cantități gigantice de energie. În primele 10 secunde, o supernovă care explodează produce mai multă energie decât în ​​10 miliarde de ani și într-o perioadă scurtă de timp produce mai multă energie decât toate obiectele din galaxie la un loc (cu excepția altor supernove care explodează).
Luminozitatea unor astfel de stele eclipsează cu ușurință luminozitatea galaxiilor în care au izbucnit.

9. Stelele neutronice minuscule, al căror diametru nu depășește 10 km, cântăresc la fel de mult ca Soarele (reamintim faptul nr. 1). Forța gravitației asupra acestor obiecte astronomice este extrem de mare și dacă, ipotetic, un astronaut aterizează pe el, atunci greutatea lui corporală va crește cu aproximativ un milion de tone.

10. La 5 februarie 1843, astronomii au descoperit o cometă, căreia i s-a dat numele de „Mare” (alias cometa martie, C/1843 D1 și 1843 I). Zburând în apropiere în martie a aceluiași an, ea „desenă” cerul în două cu coada, a cărei lungime a ajuns la 800 de milioane de kilometri.
Pământenii au urmărit coada urmărind Marea Cometă timp de mai bine de o lună, până când, pe 19 aprilie 1983, aceasta a dispărut complet de pe cer.

11. Energia razelor solare care ne încălzește acum își are originea în miezul Soarelui în urmă cu mai bine de 30.000 de milioane de ani - de cele mai multe ori i-a trebuit să depășească învelișul dens al corpului ceresc și doar 8 minute să ajungă la suprafață a planetei noastre.

12. Majoritatea elementelor grele din corpul tău (cum ar fi calciul, fierul și carbonul) sunt produse secundare ale exploziei supernovei care a început formarea sistemului solar.

13. Cercetătorii de la Universitatea Harvard au descoperit că 0,67% din toate rocile de pe Pământ sunt de origine.

14. Densitatea lui Saturn de 5,6846 × 1026 kilograme este atât de mică încât, dacă am fi capabili să-l plasăm în apă, ar pluti chiar la suprafață.

15. Luna lui Saturn Io are ~400 de vulcani activi. Rata emisiilor de sulf și dioxid de sulf în timpul erupției poate depăși 1 km/s, iar înălțimea pâraielor poate ajunge la 500 km.

16. Contrar credinței populare, spațiul nu este un vid complet, ci suficient de aproape de el, pentru că. Există cel puțin 1 atom la 88 de galoane de materie cosmică (și după cum știm, nu există atomi sau molecule în vid).

17. Venus este singura planetă din sistemul solar care se rotește în sens invers acelor de ceasornic. Există mai multe justificări teoretice pentru aceasta. Unii astronomi sunt siguri că o astfel de soartă se va întâmpla cu toate planetele cu o atmosferă densă, care mai întâi încetinește și apoi învârte corpul ceresc în direcția opusă rotației inițiale, în timp ce alții sugerează că motivul a fost căderea unui grup de asteroizi mari. la suprafata.

18. De la începutul anului 1957 (anul lansării primului satelit artificial Sputnik-1), omenirea a reușit să planteze literalmente orbita planetei noastre cu o varietate de sateliți, dar numai unul dintre ei a avut norocul să repete. „soarta Titanicului”. În 1993, satelitul „Olympus” (Olympus), deținut de Agenția Spațială Europeană (Agenția Spațială Europeană), a fost distrus în urma unei coliziuni cu un asteroid.

19. Cel mai mare meteorit care a căzut pe Pământ este considerat a fi Hoba de 2,7 metri descoperit în Namibia. cântărește 60 de tone și conține 86% fier, ceea ce o face cea mai mare bucată de fier natural de pe Pământ.

20. este considerată cea mai rece planetă din sistemul solar. Suprafața sa este acoperită cu o crustă groasă de gheață, iar temperatura scade la -200 0C. Gheața de pe Pluto are o structură complet diferită de cea de pe Pământ și este de câteva ori mai puternică decât oțelul.

21. Teoria științifică oficială spune că o persoană poate supraviețui în spațiul cosmic fără costum spațial timp de 90 de secunde dacă expiră imediat tot aerul din plămâni.
Dacă în plămâni rămâne o cantitate mică de gaze, acestea vor începe să se extindă odată cu formarea ulterioară a bulelor de aer, care, dacă sunt eliberate în sânge, vor duce la embolism și moarte inevitabilă. Dacă plămânii sunt umpluți cu gaze, atunci pur și simplu vor izbucni.
După 10-15 secunde de a fi în spațiul cosmic, apa din corpul uman se va transforma în abur, iar umiditatea din gură și înainte de ochi va începe să fiarbă. Ca urmare, țesuturile moi și mușchii se vor umfla, ceea ce va duce la imobilizarea completă.
Aceasta va fi urmată de pierderea vederii, glaciarea cavității nazale și a laringelui, pielea albastră, care în plus va suferi de arsuri solare severe.
Cel mai interesant lucru este că în următoarele 90 de secunde creierul va mai trăi și inima va bate.
Teoretic, dacă în primele 90 de secunde un cosmonaut nereușit care a fost chinuit în spațiul cosmic este plasat într-o cameră de presiune, atunci va scăpa doar cu răni superficiale și o ușoară frică.

22. Greutatea planetei noastre este o valoare variabilă. Oamenii de știință au descoperit că în fiecare an Pământul se recuperează cu ~40.160 de tone și aruncă ~96.600 de tone, pierzând astfel 56.440 de tone.

23. Gravitația Pământului comprimă coloana vertebrală umană, așa că atunci când un astronaut lovește, acesta crește cu aproximativ 5,08 cm.
În același timp, inima lui se contractă, scăzând în volum și pompând mai puțin sânge. Acesta este răspunsul organismului la o creștere a volumului sanguin care necesită mai puțină presiune pentru a circula normal.

24. În spațiu, piesele metalice strâns comprimate se sudează spontan. Acest lucru se întâmplă ca urmare a absenței oxizilor de pe suprafața lor, a căror îmbogățire are loc numai într-un mediu care conține oxigen (atmosfera terestră poate servi ca un bun exemplu al unui astfel de mediu). Din acest motiv, specialiștii NASA The National Aeronautics and Space Administration este o agenție deținută de guvernul federal al SUA, care raportează direct vicepreședintelui Statelor Unite și finanțată 100% din bugetul de stat, responsabilă de țările cu program spațial civil. Toate imaginile și videoclipurile obținute de NASA și afiliații săi, inclusiv cele de la numeroase telescoape și interferometre, sunt publicate în domeniul public și pot fi copiate liber. manevrează toate piesele metalice nava spatiala materiale oxidante.

25. Între planetă și satelitul său are loc efectul accelerației mareelor, care se caracterizează printr-o încetinire a rotației planetei în jurul propriei axe și o modificare a orbitei satelitului. Astfel, în fiecare secol, rotația Pământului încetinește cu 0,002 secunde, drept urmare durata zilei pe planetă crește cu ~15 microsecunde pe an și se îndepărtează anual de noi cu 3,8 centimetri.

26. „Vârtejul cosmic” numit stea neutronică este cel mai rapid obiect care se rotește din Univers, care face până la 500 de mii de rotații pe secundă în jurul axei sale. În plus, aceste corpuri cosmice sunt atât de dense încât o lingură din materia lor constitutivă va cântări aproximativ 10 miliarde de tone.

27. Steaua Betelgeuse este situată la o distanță de 640 de ani lumină de Pământ și este cel mai apropiat candidat pentru o supernova de sistemul nostru planetar. Este atât de mare încât, dacă ar fi plasat în locul Soarelui, ar umple diametrul orbitei lui Saturn. Această stea a câștigat deja suficientă masă pentru explozia a 20 de sori și, potrivit unor oameni de știință, ar trebui să explodeze în următorii 2-3 mii de ani. În vârful exploziei sale, care va dura cel puțin două luni, luminozitatea Betelgeuse va fi de 1.050 de ori mai mare decât a soarelui, făcând posibilă observarea morții sale de pe Pământ chiar și cu ochiul liber.

28. Cea mai apropiată galaxie de noi, Andromeda, se află la o distanță de 2,52 milioane de ani. Calea Lactee și Andromeda se îndreaptă una spre alta cu viteze extraordinare (viteza Andromedei este de 300 km/s, iar Calea Lactee este de 552 km/s) și cel mai probabil se vor ciocni în 2,5-3 miliarde de ani.

29. În 2011, astronomii au descoperit o planetă formată în proporție de 92% din carbon cristalin superdens – diamant. Prețiosul corp ceresc, care este de 5 ori mai mare decât planeta noastră și mai greu decât Jupiter, este situat în constelația Serpens, la o distanță de 4.000 de ani lumină de Pământ.

30. Principalul candidat la titlul de planetă locuibilă în sistemul extrasolar, „Super-Earth” GJ 667Cc, este situat la o distanță de numai 22 de ani lumină de Pământ. Cu toate acestea, călătoria către el ne va dura 13.878.738.000 de ani.

31. Pe orbita planetei noastre se află o groapă de gunoi din deșeurile dezvoltării astronauticii. Peste 370.000 de obiecte cu o greutate de la câteva grame la 15 tone se învârt în jurul Pământului cu o viteză de 9.834 m/s, ciocnindu-se între ele și împrăștiindu-se în mii de părți mai mici.

32. În fiecare secundă Soarele pierde ~1 milion de tone de materie și devine mai ușor cu câteva miliarde de grame. Motivul pentru aceasta este fluxul de particule ionizate care curge din coroana sa, care se numește „vânt solar”.

33. De-a lungul timpului sisteme planetare devin extrem de instabile. Acest lucru se întâmplă ca urmare a slăbirii legăturilor dintre planete și stelele în jurul cărora acestea se învârt.
În astfel de sisteme, orbitele planetelor se deplasează în mod constant și se pot chiar intersecta, ceea ce va duce mai devreme sau mai târziu la o coliziune a planetelor. Dar chiar dacă acest lucru nu se întâmplă, atunci în câteva sute, mii, milioane sau miliarde de ani planetele se vor îndepărta de steaua lor la o astfel de distanță încât atracția gravitațională pur și simplu nu le poate ține și vor merge într-un zbor combinat. prin galaxie.

Un spatiu minunat ar putea distruge intr-o zi Pamantul cu raze mortale, spun oamenii de stiinta.

Spre deosebire de Star Wars Death Star, care trebuia să se apropie de o planetă pentru a o arunca în aer, această spirală arzătoare este capabilă să ardă lumi la mii de ani lumină distanță, la fel ca Galaxia Morții descrisă deja pe site-ul nostru.

„Mi-a plăcut această spirală din cauza frumuseții ei, dar acum privind-o, nu pot să nu simt că mă uit în josul țevii unei arme”, spune cercetătorul Peter Tuthill, astronom la Universitatea din Sydney.

În inima acestui vârf cosmic de foc se află două stele fierbinți și strălucitoare care se învârt unul pe altul. Într-o astfel de rotație reciprocă, fulgerele de gaz care curge scapă de pe suprafața stelelor și se ciocnesc în spațiul intermediar, împletind și răsucind treptat orbitele stelelor în spirale rotative.

O secvență de 11 imagini, combinate și colorate, arată un top rotativ format de steaua dublă Wolf-Raet 104. Imaginile au fost realizate în infraroșu apropiat de telescopul Keck. Peter Tuthill, Universitatea din Sydney.

Scurt circuit

Yula, numită WR 104, a fost descoperită acum opt ani în constelația Săgetător. Se rotește „la fiecare opt luni, cu precizia unui cronometru cosmic”, spune Tuthill.

Ambele stele grele din WR 104 vor exploda într-o zi ca o supernovă. Cu toate acestea, una dintre cele două stele este o stea foarte instabilă de tip Wolf-Rae, care se află în ultima fază cunoscută a vieții stelelor grele înainte de a deveni supernova.

„Astronomii cred că stelele Wolf-Rae sunt niște bombe”, explică Tuthill.” „Figura” acestei stele este aproape – astronomic vorbind – arsă și ar putea exploda în orice moment în următoarele câteva sute de mii de ani.”

Când Wolf-Rae devine supernovă, „ar putea arunca o explozie uriașă de raze gamma în direcția noastră”, spune Tuthill. „Și dacă are loc o astfel de explozie de raze gamma, chiar nu am dori ca Pământul să-i ia în cale.”

Deoarece valul inițial de explozie se va mișca cu viteza luminii, nimic nu poate avertiza despre apropierea ei.

În linia de foc

Exploziile de raze gamma sunt cele mai puternice explozii cunoscute de noi în univers. În timpi variind de la câteva milisecunde la un minut sau mai mult, ei pot elibera la fel de multă energie ca Soarele nostru în toți cei 10 miliarde de ani de existență.

Însă cel mai ciudat lucru la acest yule este că îl vedem ca pe o spirală aproape perfectă, potrivit celor mai recente imagini de la telescopul Keck din Hawaii. „Astfel, putem vedea un sistem binar doar atunci când suntem practic pe axa lui”, explică Tuthill.

Spre cel mai mare regret al nostru, emisia de raze gamma are loc direct de-a lungul axei sistemului. De fapt, dacă are loc vreodată o eliberare de raze gamma, planeta noastră ar putea fi chiar în linia de foc.

„Este primul obiect despre care știm care ne poate declanșa raze gamma”, spune astrofizicianul Adrian Melott de la Universitatea din Kansas la Laurence, care nu a fost implicat în studiu. „Și distanța până la sistem este înfricoșător de apropiată”.

Yula se află la aproximativ 8.000 de ani lumină de Pământ, la aproximativ un sfert din drumul până la centrul galaxiei Calea Lactee. Deși pare o distanță decentă, „studiile anterioare au arătat că o explozie de raze gamma ar putea fi dăunătoare vieții de pe Pământ – dacă nu avem norocul să îi stăm în cale – și la acea distanță”, spune Tuthill.

Scenariu posibil

Deși roata care se învârte nu poate arunca Pământul în bucăți, cum ar fi Steaua Morții și " Razboiul Stelelor”, – cel puțin nu de la o distanță de 8000 de ani lumină – poate duce la distrugeri în masă și chiar la dispariția completă a vieții, în formele cunoscute nouă, pe planeta noastră.

Razele gamma nu pot pătrunde în atmosfera Pământului suficient de adânc pentru a arde solul, dar pot altera chimic stratosfera. Melot a calculat că, dacă WR 104 ar trage o explozie de aproximativ 10 secunde spre noi, razele gamma ne-ar priva de 25% din stratul de ozon care ne protejează de razele ultraviolete dăunătoare. În comparație, subțierea indusă de om a stratului de ozon, care a creat „găuri de ozon” peste regiunile polare, a redus stratul de ozon cu doar 3-4 la sută.

„Lucrurile vor fi foarte proaste”, spune Melot. Totul va începe să moară. Lanțul trofic se poate prăbuși în oceane, poate exista o criză agricolă și foamete.”

Eliberarea razelor gamma poate duce, de asemenea, la ceață întunecată și la ploi acide. Cu toate acestea, distanța de 8.000 de ani este „prea lungă pentru ca diminuarea să fie vizibilă”, a spus Melot. - Aș spune în general lumina soarelui va scădea cu 1-2 la sută. Clima poate deveni puțin mai rece, dar nu ar trebui să atingă o epocă glaciară catastrofală.”

Pericolul razelor cosmice

Ceea ce nu se știe despre razele gamma este cât de multe particule aruncă ca raze cosmice.

„De obicei, exploziile de raze gamma apar atât de departe de noi încât campuri magnetice Universul este tras înapoi de orice raze cosmice pe care le-am putea observa, dar dacă izbucnirea razelor gamma s-a întâmplat relativ aproape, toate particulele de înaltă energie se vor repezi prin câmpul magnetic al galaxiei și ne vor lovi, spune Melot. Energia lor va fi atât de mare. mare că vor fi aproape simultan cu fluxul luminos.

„Acea parte a Pământului, care se dovedește a fi în fața fluxului de raze gamma, va experimenta ceva similar cu cea situată nu departe de o explozie nucleară; toate organismele se pot îmbolnăvi de radiații, adaugă Melot. În plus, razele cosmice pot exacerba efectul razelor gamma asupra atmosferei. Dar pur și simplu nu știm câte raze cosmice emană raze gamma, așa că nu putem evalua gravitatea pericolului.”

De asemenea, nu este clar cât de larg va fi fluxul de energie eliberat de izbucnirea razelor gamma. Dar, în orice caz, conul de distrugere care emană din vârful rotativ va ajunge la câteva sute de ani lumină pătrați înainte de a ajunge pe Pământ, conform calculelor lui Melot. Tuthill, pe de altă parte, afirmă că „nimeni nu poate zbura o navă spațială suficient de departe pentru a nu atinge fasciculul dacă chiar trage în direcția noastră”.

„Steaua morții” fictivă din „Războiul Stelelor”

Nu vă faceți griji

Cu toate acestea, Tunhill crede că vârful poate fi destul de sigur pentru noi.

„Există prea multe incertitudini”, explică el, o explozie atât de puternică de radiații gamma.

Cercetările ulterioare ar trebui să se concentreze asupra faptului dacă WR 104 vizează într-adevăr Pământul și modul în care nașterea supernovei duce la explozii de raze gamma.

Melot și alții au speculat, de asemenea, că ploile de raze gamma ar fi putut provoca o extincție în masă a speciilor de pe Pământ. Dar când vine vorba de dacă vârtejul reprezintă o amenințare reală pentru noi, Melot notează: „Aș prefera să fiu îngrijorat de încălzirea globală”.

O stea neutronică este un corp care se rotește foarte rapid, rămas după o explozie. Cu un diametru de 20 de kilometri, acest corp are o masă comparabilă cu cea a soarelui; un gram de stea neutronică ar cântări peste 500 de milioane de tone pe pământ! O astfel de densitate uriașă apare din indentarea electronilor în nuclee, din care se combină cu protoni și formează neutroni. De fapt, stelele neutronice sunt foarte asemănătoare ca proprietăți, inclusiv densitate și compoziție, cu nucleele atomice, dar există o diferență semnificativă: în nuclei, nucleonii sunt atrași de interacțiune puternică, iar în stele, prin forță.

Ce este

Pentru a înțelege care sunt aceste obiecte misterioase, vă recomandăm insistent să vă referiți la discursurile lui Serghei Borisovici Popov Serghei Borisovici Popov Astrofizician și popularizator al științei, doctor în științe fizice și matematice, cercetător principal al Institutului Astronomic de Stat numit după I.I. PC. Sternberg. Laureat al Fundației Dynasty (2015). Laureat al premiului de stat „Pentru fidelitate față de știință” ca cel mai bun divulgator al anului 2015

Compoziția stelelor neutronice

Compoziția acestor obiecte (din motive evidente) a fost studiată până acum doar în teorie și calcule matematice. Cu toate acestea, se știu deja multe. După cum sugerează și numele, ele constau în principal din neutroni dens.

Atmosfera unei stele neutronice are o grosime de doar câțiva centimetri, dar conține toate Radiație termala. În spatele atmosferei se află o crustă compusă din ioni și electroni dens. În mijloc se află nucleul, care este format din neutroni. Mai aproape de centru se atinge densitatea maximă a materiei, care este de 15 ori mai mare decât cea nucleară. Stelele neutronice sunt cele mai multe obiecte denseîn Univers. Dacă încercați să creșteți și mai mult densitatea materiei, aceasta se va prăbuși într-o gaură neagră sau se va forma o stea cuarci.

Acum aceste obiecte sunt studiate prin calcularea modelelor matematice complexe pe supercalculatoare.

Un câmp magnetic

Stelele neutronice au viteze de rotație de până la 1000 de rotații pe secundă. În acest caz, plasma conductoare electric și materia nucleară generează câmpuri magnetice de mărimi gigantice.

De exemplu, câmpul magnetic al Pământului este de -1 gauss, al unei stele neutronice - 10.000.000.000.000 de gauss. Cel mai puternic câmp creat de om va fi de miliarde de ori mai slab.

Tipuri de stele neutronice

Pulsari

Acesta este un nume generic pentru toate stelele neutronice. Pulsarii au o perioadă de rotație bine definită, care nu se modifică pentru o perioadă foarte lungă de timp. Datorită acestei proprietăți, ele sunt numite „faruri ale universului”

Particule într-un flux îngust la un foarte viteze mari zboară prin poli, devenind o sursă de emisie radio. Datorită nepotrivirii axelor de rotație, direcția fluxului se schimbă constant, creând un efect de far. Și, ca orice far, pulsarii au propria lor frecvență de semnal, prin care poate fi identificat.

Practic, toate stelele neutronice descoperite există în sisteme de raze X duble sau ca pulsari unici.

magnetare

Când se naște o stea neutronică care se învârte foarte rapid, rotația și convecția combinate creează un câmp magnetic enorm. Acest lucru se întâmplă din cauza procesului de „dinam activ”. Acest câmp depășește câmpurile pulsarilor obișnuiți de zeci de mii de ori. Acțiunea dinamului se încheie în 10 - 20 de secunde, iar atmosfera stelei se răcește, dar câmpul magnetic are timp să reapară în această perioadă. Este instabil, iar o schimbare rapidă a structurii sale generează eliberarea unei cantități gigantice de energie. Se pare că câmpul magnetic al stelei o sfâșie. Există aproximativ o duzină de candidați pentru rolul magnetarilor în galaxia noastră. Apariția sa este posibilă de la o stea care depășește de cel puțin 8 ori masa Soarelui nostru. Dimensiunile lor sunt de aproximativ 15 km în diametru, cu o masă de aproximativ o masă solară. Dar o confirmare suficientă a existenței magnetarilor nu a fost încă primită.

pulsari cu raze X.

Ele sunt considerate a fi o altă fază a vieții unui magnetar și emit exclusiv în domeniul de raze X. Radiațiile apar ca urmare a exploziilor care au o anumită perioadă.

Unele stele neutronice apar în sisteme duble sau să dobândească un însoțitor prin capturarea acestuia în câmpul lor gravitațional. Un astfel de însoțitor își va da substanța unui vecin agresiv. Dacă însoțitorul unei stele neutronice nu este mai mică decât Soarele în masă, atunci sunt posibile fenomene interesante - explozii. Acestea sunt flash-uri cu raze X, care durează secunde sau minute. Dar sunt capabili să mărească luminozitatea unei stele până la 100 de mii solare. Hidrogenul și heliul transferate de la însoțitor sunt depuse pe suprafața bursterului. Când stratul devine foarte dens și fierbinte, începe o reacție termonucleară. Puterea unei astfel de explozii este incredibilă: pe fiecare centimetru pătrat al unei stele se eliberează putere, echivalentă cu explozia întregului potențial nuclear al pământului.

În prezența unui însoțitor uriaș, materia se pierde sub forma unui vânt stelar, iar steaua cu neutroni o atrage cu gravitația sa. Particulele zboară de-a lungul liniilor de forță către polii magnetici. Dacă axa magnetică și axa de rotație nu coincid, luminozitatea stelei va fi variabilă. Se dovedește un pulsar cu raze X.

pulsari de milisecunde.

De asemenea, sunt asociate cu sisteme binare și au cele mai scurte perioade (mai puțin de 30 de milisecunde). Contrar așteptărilor, nu sunt cei mai tineri, ci destul de bătrâni. O stea neutronică veche și lentă absoarbe materia unui companion gigant. Căzând pe suprafața invadatorului, materia îi conferă energie de rotație, iar rotația stelei crește. Treptat, însoțitorul se va transforma în, pierzând în masă.

Exoplanete lângă stelele neutronice

Foarte usor de gasit sistem planetar la pulsarul PSR 1257+12, la 1000 de ani-lumină distanță de Soare. În apropierea stelei se află trei planete cu mase de 0,2, 4,3 și 3,6 mase Pământului cu perioade de revoluție de 25, 67 și 98 de zile. Mai târziu, a fost găsită o altă planetă cu masa lui Saturn și o perioadă de revoluție de 170 de ani. Este cunoscut și un pulsar cu o planetă puțin mai masivă decât Jupiter.

De fapt, este paradoxal că în apropierea pulsarului există planete. O stea neutronică se naște ca urmare a exploziei unei supernove și își pierde cea mai mare parte din masă. Restul nu mai are suficientă gravitație pentru a ține sateliții. Probabil, planetele găsite s-au format după cataclism.

Cercetare

Numărul de stele neutronice cunoscute este de aproximativ 1200. Dintre acestea, 1000 sunt considerate pulsari radio, iar restul sunt identificate ca surse de raze X. Este imposibil să studiezi aceste obiecte trimițându-le vreun aparat. În navele Pioneer, mesajele erau trimise ființelor simțitoare. Iar locația sistemului nostru solar este indicată exact cu o orientare către pulsarii cei mai apropiați de Pământ. De la Soare, liniile arată direcțiile către acești pulsari și distanțele până la aceștia. Iar discontinuitatea liniei indică perioada de circulație a acestora.

Cel mai apropiat vecin cu neutroni se află la 450 de ani lumină distanță. Acesta este un sistem binar - o stea neutronică și o pitică albă, perioada de pulsație a acestuia este de 5,75 milisecunde.

Cu greu este posibil să fii aproape de o stea neutronică și să rămâi în viață. Se poate doar fantezi despre acest subiect. Și cum se poate imagina mărimile temperaturii, câmpului magnetic și presiunii care depășesc limitele rațiunii? Dar pulsarii ne vor ajuta în continuare în dezvoltarea spațiului interstelar. Orice, chiar și cea mai îndepărtată călătorie galactică, nu va fi dezastruoasă dacă funcționează faruri stabile, vizibile în toate colțurile Universului.

Deseori numite stelele neutronice „moarte” sunt obiecte uimitoare. Studiul lor din ultimele decenii a devenit unul dintre cele mai fascinante și bogate în descoperiri în astrofizică. Interesul pentru stele cu neutroni se datorează nu numai misterului structurii lor, ci și densității lor colosale și celor mai puternice câmpuri magnetice și gravitaționale. Materia se află într-o stare specială asemănătoare cu un uriaș nucleu atomic, iar aceste condiții nu pot fi reproduse în laboratoarele terestre.

Nașterea în vârful unui stilou

Descoperirea în 1932 a unei noi particule elementare, neutronul, i-a făcut pe astrofizicieni să se gândească la ce rol ar putea juca în evoluția stelelor. Doi ani mai târziu, s-a sugerat că exploziile de supernove sunt asociate cu transformarea stelelor obișnuite în stele neutronice. Apoi au fost calculate structura și parametrii acestora din urmă și a devenit clar că, dacă stelele mici (cum ar fi Soarele nostru) se transformă în pitice albe la sfârșitul evoluției lor, atunci cele mai grele devin neutroni. În august 1967, radioastronomii, în timp ce studiau scintilațiile surselor radio cosmice, au descoperit semnale ciudate – foarte scurte, lungi de aproximativ 50 de milisecunde, au fost înregistrate impulsuri de emisie radio, repetându-se după un interval de timp strict definit (de ordinul unei secunde). Era complet diferit de imaginea haotică obișnuită a fluctuațiilor neregulate aleatorii ale emisiilor radio. După o verificare amănunțită a tuturor echipamentelor, a venit încrederea că impulsurile erau de origine extraterestră. Este greu să-i surprinzi pe astronomi cu obiecte care radiază cu intensitate variabilă, dar în acest caz perioada a fost atât de scurtă, iar semnalele au fost atât de regulate, încât oamenii de știință au sugerat serios că ar putea fi mesaje de la civilizații extraterestre.

Prin urmare, primul pulsar a fost numit LGM-1 (din engleza Little Green Men „Little Green Men”), deși încercările de a găsi orice semnificație în impulsurile primite s-au încheiat în zadar. În curând, au fost descoperite încă 3 surse radio pulsatoare. Perioada lor s-a dovedit din nou a fi mult mai mică decât timpii caracteristici de oscilație și rotație a tuturor obiectelor astronomice cunoscute. Datorită naturii impulsive a radiației, noi obiecte au început să fie numite pulsari. Această descoperire a trezit literalmente astronomia, iar rapoartele despre descoperirea pulsarilor au început să sosească de la multe observatoare radio. După descoperirea unui pulsar în Nebuloasa Crabului, care a apărut din cauza exploziei unei supernove în 1054 (această stea era vizibilă în timpul zilei, așa cum menționează chinezii, arabii și nord-americanii în analele lor), a devenit clar că pulsarii sunt cumva legat de explozii de supernove...

Cel mai probabil, semnalele au venit de la obiectul rămas după explozie. A durat mult timp până când astrofizicienii și-au dat seama că pulsarii sunt stelele neutronice care se rotesc rapid pe care le căutaseră.

nebuloasa crabului
Izbucnirea acestei supernove (foto sus), sclipind pe cerul pământului mai strălucitor decât Venus și vizibilă chiar și în timpul zilei, a avut loc în 1054 conform ceasurilor pământești. Aproape 1.000 de ani este un timp foarte scurt după standardele cosmice și, totuși, în acest timp, cea mai frumoasă Nebuloasă a Crabului a reușit să se formeze din rămășițele stelei explodate. Această imagine este un compus din două imagini, una de la telescopul spațial Hubble (nuanțe de roșu) și cealaltă de la telescopul cu raze X Chandra (albastru). Se vede clar că electronii de înaltă energie care emit în intervalul de raze X își pierd energia foarte repede, prin urmare culorile albastre predomină doar în partea centrală a nebuloasei.
Combinarea celor două imagini ajută la înțelegerea mai precisă a mecanismului de funcționare al acestui uimitor generator cosmic care emite oscilații electromagnetice cea mai largă gamă de frecvență de la raze gamma până la unde radio. Deși majoritatea stelelor cu neutroni au fost detectate prin emisie radio, ele emit totuși cantitatea principală de energie în intervalele de raze gamma și X. Stelele neutronice se nasc foarte fierbinți, dar se răcesc destul de repede și deja la o mie de ani au o temperatură la suprafață de aproximativ 1.000.000 K. Prin urmare, doar stelele neutronice tinere strălucesc în intervalul de raze X din cauza radiației pur termice.

Fizica pulsarilor
Un pulsar este pur și simplu un vârf magnetizat uriaș care se rotește în jurul unei axe care nu coincide cu axa magnetului. Dacă nu ar cădea nimic peste el și nu ar emite nimic, atunci emisia sa radio ar avea o frecvență de rotație și nu l-am auzi niciodată pe Pământ. Dar adevărul este că acest vârf are o masă colosală și o temperatură ridicată a suprafeței, iar câmpul magnetic rotativ creează un câmp electric de o intensitate enormă, capabil să accelereze protoni și electroni la viteze aproape ale luminii. Mai mult, toate aceste particule încărcate care se repetă în jurul pulsarului sunt prinse într-o capcană din câmpul său magnetic colosal. Și numai într-un unghi solid mic în apropierea axei magnetice, ele se pot elibera (stelele cu neutroni au cele mai puternice câmpuri magnetice din Univers, atingând 10 10 10 14 gauss, pentru comparație: câmpul terestru este de 1 gauss, cel solar 1050 gauss) . Aceste fluxuri de particule încărcate sunt sursa acelei emisii radio, conform căreia au fost descoperiți pulsari, care mai târziu s-au dovedit a fi stele neutronice. Deoarece axa magnetică a unei stele neutronice nu coincide neapărat cu axa de rotație a acesteia, atunci când steaua se rotește, un flux de unde radio se propagă în spațiu ca fasciculul unui far intermitent care taie întunericul înconjurător doar pentru o clipă.

Imagini cu raze X ale pulsarului Nebuloasei Crabului în stare activă (stânga) și normală (dreapta).

cel mai apropiat vecin
Acest pulsar se află la numai 450 de ani lumină de Pământ și este un sistem binar al unei stele neutronice și pitic alb cu o perioadă de circulaţie de 5,5 zile. Raze X moi primite de satelitul ROSAT sunt emise de capacele polare PSR J0437-4715 încălzite până la două milioane de grade. În procesul de rotație rapidă (perioada acestui pulsar este de 5,75 milisecunde), se întoarce spre Pământ cu unul sau altul pol magnetic, ca urmare, intensitatea fluxului de raze gamma se modifică cu 33%. Obiectul strălucitor de lângă micul pulsar este o galaxie îndepărtată, care din anumite motive strălucește activ în partea de raze X a spectrului.

Gravitație atotputernică

Conform teoria modernă stele masive își încheie viața într-o explozie colosală care le transformă pe majoritatea într-o nebuloasă gazoasă în expansiune. Ca urmare, din gigant, de multe ori mai mare decât Soarele nostru ca dimensiune și masă, rămâne un obiect fierbinte dens de aproximativ 20 km în dimensiune, cu o atmosferă subțire (formată din hidrogen și ioni mai grei) și un câmp gravitațional de 100 de miliarde de ori. mai mare decât a pământului. Ei au numit-o o stea neutronică, crezând că este formată în principal din neutroni. Substanța unei stele neutronice este cea mai densă formă de materie (o linguriță dintr-un astfel de supernucleu cântărește aproximativ un miliard de tone). Perioada foarte scurtă de semnale emise de pulsari a fost primul și cel mai important argument în favoarea faptului că acestea sunt stele neutronice, care au un câmp magnetic uriaș și se rotesc cu o viteză vertiginoasă. Numai obiectele dense și compacte (cu dimensiunea de doar câteva zeci de kilometri) cu un câmp gravitațional puternic pot rezista la o astfel de viteză de rotație fără a se rupe în bucăți datorită forțe centrifuge inerţie.

O stea neutronică este formată dintr-un lichid neutronic cu un amestec de protoni și electroni. „Lichid nuclear”, care amintește foarte mult de substanța din nuclee atomice, de 1014 ori mai dens decât apa obișnuită. Această diferență uriașă este destul de de înțeles, deoarece atomii sunt în mare parte spațiu gol, în care electronii ușori flutură în jurul unui nucleu greu. Nucleul conține aproape toată masa, deoarece protonii și neutronii sunt de 2.000 de ori mai grei decât electronii. Forțele extreme care apar în timpul formării unei stele neutronice comprimă atomii astfel încât electronii presați în nuclee se combină cu protonii pentru a forma neutroni. Astfel, se naște o stea, compusă aproape în întregime din neutroni. Lichidul nuclear superdens, dacă este adus pe Pământ, ar exploda ca o bombă nucleară, dar într-o stea neutronică este stabil datorită presiunii gravitaționale enorme. Cu toate acestea, în straturile exterioare ale unei stele neutronice (ca, într-adevăr, ale tuturor stelelor), presiunea și temperatura scad, formând o crustă solidă de aproximativ un kilometru grosime. Se crede că este format în principal din nuclee de fier.

Flash
Se pare că colosalul fulger cu raze X din 5 martie 1979 a avut loc cu mult dincolo de Galaxia noastră, în satelitul Marele Magellanic Cloud al Căii Lactee, situat la o distanță de 180 de mii de ani lumină de Pământ. Prelucrarea în comun a exploziei de raze gamma din 5 martie, înregistrată de șapte nave spațiale, a făcut posibilă determinarea cu precizie a poziției acestui obiect, iar astăzi practic nu există nicio îndoială că este situat în Norul Magellanic.

Evenimentul care a avut loc pe această stea îndepărtată în urmă cu 180 de mii de ani este greu de imaginat, dar apoi a izbucnit ca 10 supernove, de peste 10 ori luminozitatea tuturor stelelor din galaxia noastră. Punctul luminos din partea superioară a figurii este lung și binecunoscutul pulsar SGR, iar conturul neregulat este cea mai probabilă poziție a obiectului care a erupt la 5 martie 1979.

Originea stelei neutronice
O explozie de supernovă este pur și simplu conversia unei părți din energia gravitațională în energie termică. Când vechea stea rămâne fără combustibil și reacția termonucleară nu își mai poate încălzi interiorul la temperatura necesară, are loc un fel de colaps - norul de gaz se prăbușește pe centrul său de greutate. Energia eliberată în același timp împrăștie straturile exterioare ale stelei în toate direcțiile, formând o nebuloasă în expansiune. Dacă steaua este mică, ca Soarele nostru, atunci apare o fulgerare și se formează o pitică albă. Dacă masa stelei este de peste 10 ori mai mare decât cea a Soarelui, atunci un astfel de colaps duce la o explozie de supernovă și se formează o stea neutronică obișnuită. Dacă o supernovă erupe în locul unei stele foarte mari, cu o masă solară de 2040, și se formează o stea neutronică cu o masă mai mare de trei Sori, atunci procesul de compresie gravitațională devine ireversibil și se formează o gaură neagră.

Structura interna
Crusta tare a straturilor exterioare ale unei stele neutronice este formată din nuclee atomice grele dispuse într-o rețea cubică, cu electroni care zboară liber între ele, asemănătoare metalelor Pământului, doar mult mai dense.

Intrebare deschisa

Deși stelele cu neutroni au fost studiate intens timp de aproximativ trei decenii, structura lor internă nu este cunoscută cu certitudine. Mai mult decât atât, nu există o certitudine fermă că acestea constau într-adevăr în principal din neutroni. Pe măsură ce ne adâncim în stea, presiunea și densitatea cresc, iar materia poate fi atât de comprimată încât se descompune în quarci, blocurile de construcție ale protonilor și neutronilor. Conform cromodinamicii cuantice moderne, quarcii nu pot exista în stare liberă, ci sunt combinați în „triple” și „doi” inseparabile. Dar, poate, la limita nucleului interior al unei stele neutronice, situația se schimbă și quarcurile ies din izolare. Pentru a înțelege mai bine natura unei stele neutronice și a materiei exotice de cuarcuri, astronomii trebuie să determine relația dintre masa unei stele și raza acesteia (densitatea medie). Examinând stelele neutronice cu însoțitori, se poate măsura cu precizie masa lor, dar determinarea diametrului este mult mai dificilă. Mai recent, oamenii de știință care folosesc capacitățile satelitului cu raze X XMM-Newton au găsit o modalitate de a estima densitatea stelelor neutronice pe baza deplasării către roșu gravitaționale. Neobișnuirea stelelor neutronice constă și în faptul că, odată cu scăderea masei unei stele, raza acesteia crește, ca urmare, cele mai masive stele neutronice au cea mai mică dimensiune.

Vaduva Neagra
Explozia unei supernove informează destul de des un pulsar nou-născut cu o viteză considerabilă. O astfel de stea zburătoare cu un câmp magnetic propriu decent perturbă puternic gazul ionizat care umple spațiul interstelar. Se formează un fel de undă de șoc, care merge înaintea stelei și diverge într-un con larg după ea. Imaginea combinată optică (partea albastră-verde) și cu raze X (nuanțe de roșu) arată că aici avem de-a face nu doar cu un nor luminos de gaz, ci cu un flux uriaș. particule elementare emis de acest pulsar de milisecunde. Viteza liniară a Văduvei Negre este de 1 milion de km/h, se rotește în jurul axei sale în 1,6 ms, are deja aproximativ un miliard de ani și are o stea însoțitoare care se învârte în jurul Văduvei cu o perioadă de 9,2 ore. Pulsarul B1957 + 20 și-a primit numele pentru simplul motiv că radiația sa cea mai puternică pur și simplu arde vecinul său, făcând ca gazul care îl formează să „fierbe” și să se evapore. Coconul roșu în formă de trabuc din spatele pulsarului este partea din spațiu în care electronii și protonii emiși de steaua neutronică emit raze gamma moi.

Rezultat simulare pe calculator vă permite să prezentați foarte clar, într-o secțiune, procesele care au loc în apropierea unui pulsar care zboară rapid. Razele divergente de la un punct luminos, aceasta este o imagine condiționată a acelui flux de energie radiantă, precum și a fluxului de particule și antiparticule, care provine de la o stea neutronică. Conturul roșu de la granița spațiului negru din jurul stelei neutronice și a pufurilor de plasmă strălucitoare roșii este locul în care fluxul de particule relativiste care zboară aproape cu viteza luminii se întâlnește cu gazul interstelar condensat de unda de șoc. La decelerare bruscă, particulele emit raze X și, după ce și-au pierdut energia principală, nu încălzesc atât de mult gazul incident.

Convulsii ale giganților

Pulsarii sunt considerați unul dintre etapele timpurii ale vieții unei stele neutronice. Datorită studiului lor, oamenii de știință au aflat despre câmpurile magnetice și despre viteza de rotație și despre soarta viitoare a stelelor neutronice. Prin observarea constantă a comportamentului unui pulsar, se poate determina exact câtă energie pierde, cât de mult încetinește și chiar și când încetează să mai existe, după ce a încetinit suficient pentru a nu putea emite unde radio puternice. Aceste studii au confirmat multe predicții teoretice despre stelele neutronice.

Deja în 1968, au fost descoperite pulsari cu o perioadă de rotație de la 0,033 până la 2 secunde. Frecvența pulsarilor radio este menținută cu o acuratețe uimitoare, iar la început stabilitatea acestor semnale a fost mai mare decât ceasul atomic al Pământului. Și totuși, odată cu progresul în domeniul măsurării timpului pentru mulți pulsari, a fost posibil să se înregistreze schimbări regulate în perioadele lor. Desigur, acestea sunt schimbări extrem de mici și doar peste milioane de ani ne putem aștepta ca o perioadă să se dubleze. Raportul dintre viteza de rotație curentă și decelerația de rotație este o modalitate de a estima vârsta unui pulsar. În ciuda stabilității uimitoare a semnalului radio, unii pulsari experimentează uneori așa-numitele „tulburări”. Pentru un interval de timp foarte scurt (mai puțin de 2 minute), viteza de rotație a pulsarului crește cu o sumă semnificativă, iar apoi după un timp revine la valoarea care era înainte de „încălcare”. Se crede că „încălcările” pot fi cauzate de o rearanjare a masei în interiorul stelei neutronice. Dar, în orice caz, mecanismul exact este încă necunoscut.

Astfel, pulsarul Vela este supus la „încălcări” mari aproximativ o dată la 3 ani, iar acest lucru îl face un obiect foarte interesant pentru studierea unor astfel de fenomene.

magnetare

Unele stele neutronice, numite explozii repetitive SGR, emit explozii puternice de raze gamma „moale” la intervale neregulate. Cantitatea de energie emisă de SGR în timpul unui fulger tipic, care durează câteva zecimi de secundă, Soarele poate radia doar un an întreg. Patru SGR cunoscute se află în galaxia noastră și doar unul se află în afara ei. Aceste explozii incredibile de energie pot fi cauzate de cutremure stelare, versiuni puternice ale cutremurelor, atunci când suprafața solidă a stelelor neutronice este sfâșiată și din interiorul lor izbucnesc fluxuri puternice de protoni, care, blocați într-un câmp magnetic, emit gamma și X- razele. Stelele neutronice au fost identificate ca surse de explozii puternice de raze gamma după o explozie uriașă de raze gamma pe 5 martie 1979, când a fost aruncată în prima secundă atâta energie cât emite Soarele în 1.000 de ani. Observațiile recente ale uneia dintre cele mai „active” stele neutronice de astăzi par să susțină teoria că exploziile puternice de raze gamma și X sunt cauzate de cutremure.

În 1998, cunoscutul SGR s-a trezit brusc din „somn”, care nu dăduse semne de activitate de 20 de ani și a împrăștiat aproape la fel de multă energie ca fulgerul de raze gamma din 5 martie 1979. Ceea ce i-a frapat cel mai mult pe cercetători atunci când au observat acest eveniment a fost o încetinire bruscă a vitezei de rotație a stelei, indicând distrugerea acesteia. Pentru a explica erupțiile gamma și cu raze X puternice, a fost propus un model de magnetar, o stea neutronică cu un câmp magnetic foarte puternic. Dacă o stea neutronică se naște învârtindu-se foarte repede, atunci efectul combinat de rotație și convecție, care joacă un rol important în primele câteva secunde ale existenței unei stele neutronice, poate crea un câmp magnetic imens printr-un proces complex cunoscut sub numele de „dinam activ” (în același mod în care este creat un câmp în interiorul Pământului și al Soarelui). Teoreticienii au fost uimiți să descopere că un astfel de dinam, care funcționează într-o stea neutronică fierbinte, nou-născută, ar putea crea un câmp magnetic de 10.000 de ori mai puternic decât câmpul normal al pulsarilor. Când steaua se răcește (după 10 sau 20 de secunde), convecția și acțiunea dinamului se opresc, dar acest timp este suficient pentru a apărea câmpul necesar.

Câmpul magnetic al unei bile conducătoare electric care se rotește poate fi instabil, iar o restructurare bruscă a structurii sale poate fi însoțită de eliberarea de cantități colosale de energie (un exemplu clar de astfel de instabilitate este inversarea periodică a polilor magnetici ai Pământului). Lucruri similare se întâmplă pe Soare, în evenimente explozive numite „erupții solare”. Într-un magnetar, energia magnetică disponibilă este enormă, iar această energie este suficientă pentru puterea unor astfel de erupții gigantice precum 5 martie 1979 și 27 august 1998. Astfel de evenimente provoacă în mod inevitabil o defalcare profundă și modificări în structura nu numai a curenților electrici din volumul unei stele neutronice, ci și a crustei sale solide. Un alt tip misterios de obiect care emite raze X puternice în timpul exploziilor periodice sunt așa-numitele pulsari de raze X anomale AXP. Ele diferă de pulsarii obișnuiți cu raze X prin faptul că emit doar în intervalul de raze X. Oamenii de știință cred că SGR și AXP sunt faze de viață ale aceleiași clase de obiecte, și anume magnetare, sau stele neutronice, care emit raze gamma moi, atrăgând energie din câmpul magnetic. Și deși magnetarii rămân astăzi creația teoreticienilor și nu există suficiente date care să le confirme existența, astronomii caută cu încăpățânare dovezile necesare.

Candidații pentru Magnetars
Astronomii au studiat deja galaxia noastră atât de amănunțit Calea lactee că nu costă nimic pentru ei să deseneze o vedere laterală a acesteia, indicând pe ea poziția celei mai remarcabile dintre stele neutronice.

Oamenii de știință cred că AXP și SGR sunt doar două etape din viața aceluiași magnet gigant, o stea neutronică. În primii 10.000 de ani, un magnetar este un pulsar SGR, vizibil în lumină obișnuită și dând fulgerări repetate de raze X moi, iar pentru următoarele milioane de ani, deja ca un pulsar AXP anormal, dispare din domeniul vizibil și pufăie. numai în raze X.

Cel mai puternic magnet
O analiză a datelor obținute de satelitul RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) în timpul observațiilor neobișnuitului pulsar SGR 1806-20 a arătat că această sursă este cel mai puternic magnet cunoscut până în prezent în Univers. Mărimea câmpului său a fost determinată nu numai pe baza datelor indirecte (cu privire la încetinirea unui pulsar), ci și aproape direct pe baza măsurării frecvenței de rotație a protonilor în câmpul magnetic al unei stele neutronice. Câmpul magnetic de lângă suprafața acestui magnetar ajunge la 10 15 gauss. Dacă ar fi, de exemplu, pe orbita Lunii, toți purtătorii de informații magnetice de pe Pământul nostru ar fi demagnetizați. Adevărat, având în vedere că masa lui este aproximativ egală cu cea a Soarelui, acest lucru nu ar mai conta, pentru că chiar dacă Pământul nu ar fi căzut pe această stea neutronică, s-ar fi învârtit în jurul ei ca o nebunie, făcând o revoluție completă într-un singur timp. ora.

Dinam activ
Știm cu toții că energiei adoră să se schimbe de la o formă la alta. Electricitatea este ușor transformată în căldură, iar energia cinetică în energie potențială. Se dovedește că fluxurile convective uriașe de magmă, plasmă sau materie nucleară conducătoare de electricitate pot, de asemenea, transforma energia lor cinetică în ceva neobișnuit, cum ar fi un câmp magnetic. Mișcarea maselor mari pe o stea în rotație în prezența unui mic câmp magnetic inițial poate duce la curenți electrici care creează un câmp în aceeași direcție cu cel original. Ca urmare, începe o creștere asemănătoare unei avalanșe a propriului câmp magnetic al unui obiect conductiv rotativ. Cu cât câmpul este mai mare, cu atât curenții sunt mai mari, cu atât curenții sunt mai mari, cu atât câmpul este mai mare și toate acestea se datorează unor fluxuri convective banale datorită faptului că materia fierbinte este mai ușoară decât cea rece și, prin urmare, plutește.

Cartier nelinistit

Celebrul observator spațial Chandra a descoperit sute de obiecte (inclusiv în alte galaxii), indicând faptul că nu toate stelele cu neutroni sunt destinate să trăiască singure. Astfel de obiecte se nasc în sisteme binare care au supraviețuit exploziei supernovei care a creat steaua neutronică. Și uneori se întâmplă ca stelele neutronice unice din regiuni stelare dense, cum ar fi clusterele globulare, să captureze un însoțitor. În acest caz, steaua neutronică va „fura” materia vecinului său. Și în funcție de cât de masiv își va ține compania vedeta, acest „furt” va provoca consecințe diferite. Gazul care curge dintr-un însoțitor cu o masă mai mică decât cea a Soarelui nostru, pe o astfel de „fărâmă” precum o stea neutronică, nu va putea cădea imediat din cauza propriului moment unghiular prea mare, așa că creează un așa-numit disc de acumulare în jurul lui din materia „furată”. Frecarea în timpul înfășurării în jurul unei stele neutronice și compresia într-un câmp gravitațional încălzește gazul la milioane de grade și începe să emită raze X. Un alt fenomen interesant asociat cu stelele neutronice care au un însoțitor de masă mică sunt exploziile de raze X (exploziile). Acestea durează de obicei de la câteva secunde până la câteva minute și, la maximum, conferă stelei o luminozitate de aproape 100.000 de ori mai mare decât a Soarelui.

Aceste izbucniri se explică prin faptul că, atunci când hidrogenul și heliul sunt transferate la o stea neutronică de la un însoțitor, ele formează un strat dens. Treptat, acest strat devine atât de dens și fierbinte încât începe o reacție fuziunea termonuclearași se eliberează o cantitate imensă de energie. În ceea ce privește puterea, aceasta este echivalentă cu explozia întregului arsenal nuclear de pământeni pe fiecare centimetru pătrat de suprafață a unei stele neutronice într-un minut. O imagine complet diferită este observată dacă steaua neutronică are un însoțitor masiv. O stea uriașă pierde materie sub forma unui vânt stelar (un flux de gaz ionizat care emană de la suprafața sa), iar gravitația enormă a unei stele neutronice captează o parte din această materie pentru sine. Dar aici intră în joc câmpul magnetic, determinând ca materia în cădere să curgă de-a lungul liniilor de forță către polii magnetici.

Aceasta înseamnă că razele X sunt generate în principal în punctele fierbinți de la poli, iar dacă axa magnetică și axa de rotație a stelei nu coincid, atunci luminozitatea stelei se dovedește a fi variabilă, acesta este și un pulsar, ci numai cu raze X. Stelele cu neutroni din pulsarii cu raze X au ca însoțitori stele gigantice strălucitoare. În bursters, însoțitorii stelelor neutronice sunt stele de masă mică și luminozitate scăzută. Vârsta giganților strălucitori nu depășește câteva zeci de milioane de ani, în timp ce vârsta stelelor pitice slabe poate fi de miliarde de ani, deoarece primele își consumă combustibilul nuclear mult mai repede decât cele din urmă. Rezultă că bursterele sunt sisteme vechi în care câmpul magnetic s-a slăbit în timp, în timp ce pulsarii sunt relativ tineri și, prin urmare, câmpurile magnetice din ele sunt mai puternice. Poate că exploziile au pulsat cândva în trecut, iar pulsarii încă nu explodează în viitor.

Pulsarii cu cele mai scurte perioade (mai puțin de 30 de milisecunde), așa-numiții pulsari de milisecunde, sunt, de asemenea, asociați cu sisteme binare. În ciuda rotației lor rapide, ei nu sunt cei mai tineri, așa cum ar fi de așteptat, ci cei mai bătrâni.

Acestea apar din sisteme binare, în care o veche stea neutronică, care se rotește lent, începe să absoarbă materie de la însoțitorul său deja în vârstă (de obicei o gigantă roșie). Căzând pe suprafața unei stele neutronice, materia îi transferă energie de rotație, făcând-o să se rotească din ce în ce mai repede. Acest lucru se întâmplă până când însoțitorul stelei neutronice, aproape eliberat de excesul de masă, devine o pitică albă, iar pulsarul prinde viață și începe să se rotească cu o viteză de sute de rotații pe secundă. Cu toate acestea, astronomii au descoperit recent un sistem foarte neobișnuit în care însoțitorul unui pulsar de milisecunde nu este o pitică albă, ci o stea roșie uriașă umflată. Oamenii de știință cred că observă acest sistem binar tocmai în stadiul de „eliberare” a stelei roșii din excesul de greutate și transformarea într-o pitică albă. Dacă această ipoteză este greșită, atunci steaua însoțitoare ar putea fi o stea obișnuită de cluster globular capturată accidental de un pulsar. Aproape toate stelele cu neutroni care sunt cunoscute în prezent au fost găsite fie în binare cu raze X, fie ca pulsari unici.

Și recent, Hubble a observat în lumina vizibilă o stea neutronică, care nu este o componentă a unui sistem binar și nu pulsează în raze X și radio. Aceasta oferă o oportunitate unică de a-i determina cu exactitate dimensiunea și de a face ajustări la înțelegerea compoziției și structurii acestei clase bizare de stele arse, comprimate gravitațional. Această stea a fost descoperită pentru prima dată ca sursă de raze X și emite în acest interval, nu pentru că colectează hidrogen gazos pe măsură ce se deplasează prin spațiu, ci pentru că este încă tânără. Poate că este rămășița uneia dintre stele ale sistemului binar. Ca urmare a exploziei unei supernove, acest sistem binar s-a prăbușit și foștii vecini au început o călătorie independentă prin Univers.

Mâncător de stele
Cum pietrele cad la pământ, așa stea mare, eliberându-și masa puțin câte puțin, se deplasează treptat către un vecin mic și îndepărtat, care are un câmp gravitațional imens lângă suprafața sa. Dacă stelele nu se învârteau în jurul unui centru de greutate comun, atunci curentul de gaz ar putea curge pur și simplu, ca un curent de apă dintr-o cană, pe o mică stea neutronică. Dar din moment ce stelele se rotunjesc într-un dans rotund, materia care căde, înainte de a ajunge la suprafață, trebuie să piardă cel mai momentul său unghiular. Și aici frecarea reciprocă a particulelor care se mișcă de-a lungul diferitelor traiectorii și interacțiunea plasmei ionizate care formează discul de acreție cu câmpul magnetic al pulsarului ajută procesul de cădere a materiei să se încheie cu succes cu un impact asupra suprafeței unei stele neutronice în regiunea polilor săi magnetici.

Misterul 4U2127 Rezolvat
Această stea a păcălit astronomii de mai bine de 10 ani, arătând o variabilitate lentă ciudată a parametrilor săi și explodând diferit de fiecare dată. Numai cele mai recente cercetări de la observatorul spațial Chandra au făcut posibilă dezvăluirea comportamentului misterios al acestui obiect. S-a dovedit că aceasta nu este una, ci două stele neutronice. Mai mult, amândoi au însoțitori o stea, asemănătoare cu Soarele nostru, cealaltă cu un mic vecin albastru. Spațial, aceste perechi de stele sunt separate de o distanță suficient de mare și duc o viață independentă. Dar pe sfera stelară, ele sunt proiectate aproape la un punct, motiv pentru care au fost considerate un singur obiect atât de mult timp. Aceste patru stele sunt situate în clusterul globular M15 la o distanță de 34 de mii de ani lumină.

Intrebare deschisa

În total, astronomii au descoperit până în prezent aproximativ 1.200 de stele neutronice. Dintre aceștia, peste 1.000 sunt pulsari radio, iar restul sunt pur și simplu surse de raze X. De-a lungul anilor de cercetare, oamenii de știință au ajuns la concluzia că stelele neutronice sunt originale originale. Unele sunt foarte luminoase și calme, altele se aprind și se schimbă periodic cu cutremure, iar altele există în sisteme binare. Aceste stele sunt printre cele mai misterioase și evazive obiecte astronomice, combinând cele mai puternice câmpuri gravitaționale și magnetice și densități și energii extreme. Și fiecare nouă descoperire din viața lor turbulentă oferă oamenilor de știință informații unice necesare pentru înțelegerea naturii materiei și a evoluției Universului.

Standard universal
Este foarte greu să trimiți ceva în afara sistemului solar, prin urmare, împreună cu navele spațiale Pioneer-10 și -11 care au mers acolo în urmă cu 30 de ani, pământenii au trimis mesaje și fraților lor în minte. Pentru a desena ceva ce va fi de înțeles pentru Mintea Extraterestră, sarcina nu este una ușoară, mai mult, a fost necesar să se indice și adresa de retur și data trimiterii scrisorii... indicând locul și ora trimiterii mesajului. este ingenios. Raze discontinue de diferite lungimi, care emană dintr-un punct care simbolizează Soarele, indică direcția și distanța până la cei mai apropiați pulsari de Pământ, iar discontinuitatea liniei nu este altceva decât o desemnare binară a perioadei lor de revoluție. Cel mai lung fascicul indică centrul galaxiei noastre, Calea Lactee. Frecvența semnalului radio emis de atomul de hidrogen la schimbarea orientării reciproce a spinurilor (direcția de rotație) a protonului și electronului este luată ca unitate de timp pe mesaj.

Celebrul 21 cm sau 1420 MHz ar trebui să fie cunoscut tuturor ființelor inteligente din univers. Conform acestor repere, arătând spre „radiofaruri” ale Universului, se va putea găsi pământeni chiar și după multe milioane de ani și, comparând frecvența înregistrată a pulsarilor cu cea actuală, se va putea estima când acesti barbati si femei au binecuvantat primul zbor. nava spatiala care a părăsit sistemul solar.

Nikolai Andreev