Вспышки сверхновых II типа приводят к образованию экзотических объектов, каковыми являются нейтронные звёзды и чёрные дыры. По ранним данным считалось достаточным, чтобы масса звезды в три раза превышала массу Солнца, и тогда её ожидал катастрофический сценарий коллапса, приводящий к возникновению нейтронной звезды, на которой останавливается сжатие.
Существуют две модели, описывающие структуру и состояния этих необычных объектов. Необходимо сразу оговориться, что их физические состояния во многом носят гипотетический характер, однако предложенные теоретические описания в настоящее время подтверждаются результатами моделирования этих процессов на суперкомпьютерах. Плотность нейтронной звезды соответствует плотности атомного ядра, она состоит на 97% из нейтронов, а оставшаяся масса приходится на электроны, находящиеся в вырожденном состоянии, и протоны. По разным оценкам размеры нейтронных звёзд примерно составляют 10 – 200 км. При возрастании плотности в три раза превышающей ядерную вблизи ядра возможно образование таких частиц, как гипероны.
На расстоянии одного метра под поверхностью один кубический сантиметр вещества будет иметь вес около ста тонн. Если бы человек оказался на поверхности нейтронной звезды, то он был бы смят гравитацией до толщины следа, оставляемого почтовым штемпелем. Сжатие до размеров нейтронной звезды приводит к резкому увеличению магнитного поля до величины в 1 млн Гс (Гаусс – единица измерения магнитной индукции). Для сравнения величина магнитного поля Земли составляет 1 Гс. Магнитное поле является неоднородным, и кора звезды, пронизанная мощными магнитными полями, деформируется. В результате возникают разломы поверхностного слоя, что сопровождается «звёздотрясениями» и выбросом вещества из недр на поверхность.
Под поверхностью нейтронной звезды в слое на глубине два километра один кубический сантиметр уже весил бы приблизительно 100 млн тонн. Предполагается, что кора нейтронной звезды имеет твёрдый характер. По мнению Рудермана, в небольших звёздах она может простираться вплоть до центра. Более массивные звёзды имеют и другие слои, состоящие из тяжёлых элементов. Под корой вещество может находиться в жидком состоянии, состоя в основном из нейтронов, а на протоны и электроны приходится лишь небольшой процент от общей массы. Это состояние вещества характеризуется сверхпроводимостью и сверхтекучестью, и напоминает гелий, охлаждённый до температуры близкой к абсолютному нулю.
В центре нейтронной звезды плотность достигает чудовищных величин, и один кубический сантиметр вещества должен весить около одного миллиарда тонн. Наша планета, сжатая до такого состояния, была бы величиной с таблетку анальгина. Возможно в недрах нейтронных звёзд в устойчивом состоянии находятся неизвестные элементарные частицы, живущие в обычных условиях лишь мгновения, и здесь мы можем встретиться с явлениями, о которых пока не имеем никаких представлений.
Вторая модель нейтронной звезды была разработана Раудсом и Руффини из Принстонского Университета. Здесь нейтронная звезда также как и в предыдущей модели, выглядит в виде слоёного пирога. Наружный слой представляет собой магнитосферу, именно здесь зарождается рентгеновское излучение. Благодаря этому периодическому излучению и были открыты нейтронные звёзды, получившие название пульсаров из-за вращения излучающего объекта. Интересно, что когда в 1967 году американские астрономы обнаружили эти объекты, то информацию о них на целый год засекретили, посчитав, что имеют дело с внеземными цивилизациями. И только убедившись в природном характере периодического излучения, результаты исследований были предоставлены научному сообществу.
За наружным слоем следует сверхтвёрдый слой, имеющий характеристики металла, находящегося в кристаллической форме.
Обратите внимание: Что больше Вселенной (рассказ).
Плотность этого слоя в один миллион раз превышает поверхностный. Третий слой включает в себя тяжёлые атомы кадмия, а также нейтроны и электроны. Плотность этого слоя в тысячу раз больше предыдущего. Четвёртый слой можно рассматривать как нейтронную жидкость, большая часть вещества которого находится в виде нейтронов. Плотность при этом уже возрастает незначительно. Ниже этого слоя находится ядро нейтронной звезды. Небольшое увеличение плотности в ядре приводит к взаимодействию нейтронов, протонов и электронов, где в процессе их столкновения рождается огромное количество разнообразных частиц, о существовании которых нам практически ничего не известно.В отличие от первой модели, где ядро нейтронной звезды было твердым, во второй оно оказывается неожиданно мягким, это объясняется наличием экзотических частиц, превращающихся в короткоживущие формы. Температуры нейтронных звёзд весьма высоки и составляют 10 млрд градусов Кельвина (К), а, возможно, даже и выше, достигая 60 млрд К. С течением времени температура быстро падает и за 1 млн лет опускается до 8 – 6 млн К.
Современная классификация включает несколько типов нейтронных звёзд, которые определяются скоростью вращения звезды и её магнитным полем, согласно монографии В.М. Липунова. Эжектор (радиопульсар) имеет сильные магнитные поля и высокую скорость вращения. Нейтронная звезда данного типа обладает твёрдой корой и выталкивает релятивистские частицы. Её излучение происходит в радиодиапазоне. Скорость вращения звёзд типа «Пропеллер» недостаточна, звезда практически не излучает. Такие объекты плохо изучены. Аккретор (рентгеновский пульсар), его скорость вращения мала, и вещество, падая на звезду, разогревается до десятков миллионов градусов. Зона контакта вещества с поверхностью звезды не превышает 100 метров. Такое горячее пятно из-за вращения звезды производит пульсирующее рентгеновское излучение. Георотатор, его скорость вращения настолько мала, что не препятствует аккреции вещества, но она останавливается магнитным полем. Подобный механизм работает в магнитосфере Земли. Эргозвезда – теоретически устойчивая звезда, имеющая эргосферу, т.е. область пространства-времени, расположенную рядом с чёрной дырой, лежащую между горизонтом событий и пределом статичности. Такие объекты могут возникать при слиянии двух нейтронных звёзд.
Согласно существующим оценкам, основанным на количестве вспышек сверхновых, в нашей Галактике должно быть по крайней мере 100 млн нейтронных звёзд. В настоящее время астрономы обнаружили менее 2 000 из них, но изучение таких необычных объектов активно продолжается. Учёные надеются, что это поможет лучше понять строение и эволюцию Вселенной.
Платформа Яндекс.сайт по определённым причинам меняет алгоритмы показов, и теперь статьи сайта Intellectus увидят только его подпиcчики. Если вы уверены, что подписаны в раздел рекомендуется проверить это в связи с возможной автоматической отпиской.
Другие материалы рубрики «Космос и Мультивселенная» можно посмотреть здесь #intellectus cosmo
#физика #астрономия #космос #вселенная #нейтронные звёзды #наука #научно популярное #познавательно #интересные факты
Больше интересных статей здесь: Космос.
Источник статьи: Нейтронные звёзды – загадочные компактные и суперплотные объекты Вселенной.