Как быстро должна вращаться нейтронная звезда, чтобы разлететься на мелкие кусочки? Хороший вопрос, но давайте разберемся сперва – а почему, собственно, нейтронные звезды вращаются так быстро?
Теория гласит, что причина большой скорости вращения нейтронной звезды кроется в законе сохранения углового момента. Представьте себе огромную, рыхлую звезду, которая вдруг сжимается в крошечный, плотный комочек. Это как фигурист, прижав руки к телу, начинает вращаться с бешеной скоростью.
То же самое происходит и со звездой – уменьшение размера ведет к увеличению угловой скорости. Новорожденная нейтронная звезда может выдавать до сотни оборотов в секунду. А если рядом окажется звезда-компаньон, она может разогнаться еще больше. Или не может?
Возьмем, к примеру, пульсар PSR J1748-2446AD, расположенный в 18 000 световых годах от нас в созвездии Стрельца. Эта нейтронная звезда вращается со скоростью 716 оборотов в секунду, или почти 43 000 оборота в минуту. Представляете себе такую скорость? Ни одна электрическая дрель так быстро не крутится, а тут целая звезда! Ужас.
Однако даже у самых быстрых пульсаров есть предел вращения, после которого они просто развалятся, разлетятся на кусочки. Но перед этим, начнут излучать гравитационные волны, сигнализируя соседям о своем неустойчивом состоянии. Это, вероятно, связано с релятивистским эффектом, описанным Эйнштейном: любое быстро вращающееся массивное тело, не являющееся идеально сферическим, будет создавать рябь в пространстве-времени. Таким образом, любое дальнейшее увеличение вращения будет компенсироваться потерей энергии в виде гравитационных волн.
Согласно современным теориям, максимальная частота вращения нейтронной звезды составляет около 760 герц, или 45 600 оборотов в минуту. Перенос массы от звезды-компаньона мог бы раскрутить миллисекундный пульсар до тысяч оборотов в секунду, но у природы, похоже, есть свои соображения на этот счет, и она сдерживает вращение даже самых «безбашенных» космических вертушек. И черные дыры входят в их число.
Какую максимальную скорость вращения может развить нейтронная звезда?
На скорость вращения влияют несколько моментов, которые я попытаюсь изложить кратко.
Максимальная скорость вращения нейтронной звезды — это скорость, при которой поверхностная гравитация равна центробежной силе на экваторе. Вращение быстрее этого показателя заставит поверхностный слой улетать в космос и в конечном итоге развалит звезду.
Во-вторых, это осложняется релятивистскими эффектами, поэтому максимальная скорость на экваторе может приближаться к скорости света, но никогда не достигнет ее. Я предполагаю, что это приведет к серьезным временным искажениям, поэтому весь шар не будет вращаться с одинаковой скоростью (а еще говорят, что нейтронные звезды сверхтекучие, и разные слои у нее могут иметь разные угловые скорости).
В-третьих, по мере вращения нейтронной звезды сопротивление пространства-времени и любого магнитного поля в пространстве приведет к потере вращательной энергии, и соответственно – к замедлению. Мы это наблюдаем у пульсаров.
В-четвертых, если нейтронная звезда переборщит с массой, то превратится в черную дыру, она просто схлопнется сама в себя, устроив напоследок эпичный фейерверк (если только не остановится на состоянии кварковой звезды).
В-пятых, нейтронные звезды не только теряют, но и получают энергию вращения, когда на них падает вещество из космоса. Да, у нейтронной звезды тоже может быть аккреционный диск! Когда вещество из диска падает на поверхность звезды, оно напоминает метеоритный дождь, состоящий из ядерных бомб. Если эти «бомбы» начнут падать в направлении, противоположном вращению, звезда будет замедляться. Магнитные поля, конечно, постараются исправить положение и повернуть падение материи в нужном направлении, но это сложный и непредсказуемый процесс.
Ну, и последнее, скорость поверхности звезды никогда не превысит скорость света. Тут все очевидно — против природы не попрешь!