Нейтронная звезда в представлении художника. Авторы и права: NASA.
Нейтронная звезда – это космическое тело, появившееся в результате эволюции звёзд и состоящее, в основном, из нейтронной сердцевины, покрытой относительно тонкой (около 1 километра) корой вещества, включающего тяжёлые атомные ядра и электроны.
Идея о возможности существования нейтронных звёзд принадлежит учёным-астрономам Вальтеру Бааде и Фрицу Цвикки. Она появилась в 1932 году, когда было открыто существование атомных частиц – нейтронов, но была доказана опытным путём только в 1967 году. В это же время исследователи обнаружили быстро вращающиеся нейтронные звёзды – пульсары.
Причина, по которой нейтронные звёзды было сложно обнаружить, заключается в том, что от них почти не исходит излучение. Кроме того, их нельзя увидеть в телескоп или зафиксировать их местонахождение с помощью приборов для изучения космоса, имевшихся в наличии в середине 20-го века.
Формирование нейтронных звёзд
Нейтронные звёзды образуются в результате внезапного сильного сжатия обычных звёзд главной последовательности, которые в восемь или более раз массивнее нашего Солнца. Сначала звезда, в возрасте нескольких миллиардов лет, начинает светиться в несколько раз ярче (это явление называется вспышкой сверхновой). Затем происходит постепенное затухание её свечения и образование небольшого ядра, у которого отсутствует источник тепла. Результат произошедшей звёздной катастрофы – образование небольшой нейтронной звезды. Плотность последней сравнима с плотностью ядра атома, то есть в сто миллионов раз превышает плотность веществ, окружающих нас в повседневной жизни.
Диаметр нейтронной звезды обычно не превышает 10 километров. Теоретически масса таких звёзд варьируется в пределах от 0,1 до 2,5 солнечных масс (но среднее значение – 1,5 солнечных массы). При этом некоторые астрономы полагают, что если масса нейтронной звезды превысит две солнечные, то сила тяжести (примерно в сто раз превышает земную) разрушит звезду. Считается, что сердцевина любой нейтронной звезды состоит из кварков и пи-мезонов. Её покрывает слой плазмы – смесь нейтронов, протонов и электронов. Кора нейтронной звезды состоит в основном из нейтронов, атомных ядер и электронов.
Характерной чертой нейтронной звезды является наличие у её поверхности мощного магнитного поля с магнитной индукцией более 1000 Гаусс (Гс). Для сравнения: магнитная индукция у поверхности Земли составляет всего 1 Гс.
Разновидности нейтронных звёзд
Двойные рентгеновские представляют собой систему из двух звёзд, одна из которых – нейтронная звезда, а вторая – звезда обычных размеров. С последней из них на нейтронную звезду “стекает” вещество на огромной скорости. Оно ударяется о кору меньшей звезды, в результате чего выделяется большое количество энергии, которая нагревает нейтронную звезду, создавая при этом рентгеновское излучение.
Плотная нейтронная звезда, поглощающая вещество своего компаньона. Авторы и права: University of Southampton.
Пульсары (иначе радиопульсары – быстро вращающиеся нейтронные звёзды) излучают радиоволновые импульсы, которые в настоящее время плохо изучены. Они имеют направление, формируемое собственным магнитным полем пульсара. Такие лучи-импульсы периодически направлены в сторону Земли, и приборы в состоянии их зафиксировать.