Нейтронные звезды - одна из самых странных вещей во Вселенной.
Жизнью звезды управляют две силы, находящиеся в равновесии. Её гравитация и давление излучения ядерной реакции слияния. В ядре звезды водород превращается в гелий. Со временем запасы водорода в ядре истощаются. Если звезда достаточна массивна, гелий начинает превращаться в углерод. Ядра таких массивных звёзд становятся многослойными, как луковицы, по мере того как более тяжелые атомные ядра скапливаются в центре. Углерод превращается в неон, неон в кислород, кислород в кремний. Постепенно реакция доходит до железа, которое уже ни во что не превращается. Когда реакция завершается, давление излучения резко падает. Звезда больше не в равновесии, и если масса её ядра превышает 1,4 массы Солнца, происходит катастрофическое сжатие. Внешняя часть ядра достигает скорости 70 000 км/с, устремляясь к центру звезды. Теперь только фундаментальные внутриатомные силы могут противостоять гравитационному сжатию. Квантово-механическое отталкивание электронов продлевается, электроны и протоны сливаются в нейтроны, достигающие таких же плотностей как и в атомных ядрах. Внешние слои звезды выбрасываются в космос в неистовом взрыве сверхновой. И вот появилась нейтронная звезда!
Имея массу 1-3 Солнц, она сжата примерно до 25 километров в диаметре! 500 000 масс Земли спрессованы в небольшой шар размеров с Манхэттен. Он настолько плотный, что один кубический сантиметр нейтронной звезды содержит массу железного куба со стороной 700 метров. Это примерно 1 миллиард тонн: масса горы Эверест, умёщенная в объём кубика сахара. Гравитация нейтронной звезды впечатляет не меньше. Если отпустить объект с 1 метра над поверхностью, он достигнет звезды за одну микросекунду со скоростью 7,2 млн км/ч. Поверхность очень гладкая с неровностями не более 5 миллиметров и сверхтонкой атмосферой из тонкой плазмы. Температура поверхности - около 1 миллиона кельвинов, в то время как нашего Солнца 5 800 кельвинов.
Теперь заглянем внутрь нейтронной звезды. Крайне плотная кора состоит по больше части из решетки атомных ядер железа с морем из электронов, текущих сквозь неё. Чем ближе мы к ядру, тем больше мы встречаем нейтронов и меньше протонов, пока не достигаем невероятно плотного супа из неотличимых друг от друга нейтронов. Ядра нейтронных звезд очень причудливы. Мы не уверены каковы их свойства,но самая близкая догадка - это сверхжидкая нейтронная вырожденная материя или какая-то сверхплотная кварковая материя, называемая кварк-глюонной плазмой. Это совершенно бессмысленно в обычных случаях, такая материя может существовать только в подобных ультраэкстремальных условиях.
Во многих отношениях нейтронная звезда похожа на огромное атомное ядро. Существенная разница лишь в том, что ядра атома удерживаются сильным взаимодействием, а нейтронные звезды - гравитацией. Нейтронные звезды вращаются очень быстро. Например, объект PSRJ1748-2446ad. Он вращается со скоростью около 252 миллионов км/ч. Это настолько быстро, что звезда приобретает странную форму. Мы называем эти объекты пульсарами, так как они излучают сильный радиосигнал. Магнитное поле нейтронной звезды примерно в 8 триллионов раз мощнее земного. Оно настолько сильное, что атомы изгибаются, подвергаясь его воздействию.
Что ж, суть ясна. Нейтронные звёзды — одни из самых экстремальных и, в то же время, крутых объектов во Вселенной. Будем надеяться, однажды мы отправим к ним космические корабли, чтобы узнать больше и сделать пару интересных снимков!