Необычные космические объекты: что такое нейтронные звезды и как они появляются

Одними з найдивніших космічних об'єктів у відомому нам Всесвіті є нейтронні зірки. Хоча ще на початку 20 століття вчені-теоретики передбачали існування такого типу зірок, уперше нейтронну зірку виявили лише у 1967 році. З того часу астрономи виявили кілька тисяч таких зірок, які є не такими щільними, як чорні діри, але все ж таки вони щільніші, ніж будь-який інший відомий вченим тип зірок, пише EarthSky.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та захопливі новини зі світу науки!

Що таке нейтронна зірка?

Нині вчені вже знають, що нейтронні зірки з'являються внаслідок смерті величезних звичайних зірок. Коли останні вибухають надновою, то ядро зірки, що померла, стискається до неймовірно маленьких розмірів, що призводить до появи надщільного об'єкта.

Маса звичайної нейтронної зірки становить від 1,4 до 2,9 мас Сонця. Але наша зірка приблизно в 100 разів більша за Землю за розмірами, а нейтронна зірка є сферою діаметром від 20 до 40 км. Тобто виходить, що це один із найщільніших об'єктів у Всесвіті, який поступається за щільністю лише чорним дірам.

Як відбувається формування нейтронних зірок?

Протягом мільйонів і навіть мільярдів років величезні зірки підживлюють своє життя завдяки термоядерній реакції, яка відбувається у їхніх ядрах. Але, як і все у цьому світі, має свій початок і кінець, зірки також вмирають. Наприкінці свого життя вони вибухають надновими, унаслідок чого більшість їхньої зовнішньої оболонки відлітає в космос, утворюючи туманності. До речі, сам вибух може тривати лише кілька секунд.

Внаслідок того, що термоядерна реакція в ядрі зірки припинилася, цей об'єкт не може стримувати зовнішній тиск гравітації і ядро зірки сильно стискається. Гравітація продовжує стискати його настільки, що атоми стають настільки компактними і так сильно зближуються одне з одним, що електрони поєднуються з протонами й утворюють нейтрони.

Тобто внаслідок вищеописаних процесів з'являється надщільний маленький об'єкт, який складається з нейтронів. Тому цей тип зірок і отримав назву нейтронні зірки. Досі вчені сперечаються про те, якою є внутрішня структура цих незвичайних зірок.

Маса відіграє важливу роль

Учені вважають, що якщо ядро померлої зірки матиме певну масу, гравітація продовжить стискати ядро далі і зрештою вийде не нейтронна зірка, а чорна діра. Іншими словами, якщо стиснене ядро матиме масу, яка перевищує масу Сонця в 3 рази, воно стане саме чорною дірою.

Які властивості мають нейтронні зірки?

Нейтронні зірки мають дуже сильні гравітаційні та магнітні поля. Вважається, що гравітація нейтронної зірки в тисячу мільярдів разів більша, ніж гравітація Землі. Тому ці зірки є дуже гладкими маленьким сферами. Хоча вже доведено існування на їхній поверхні "гір", та їх висота їх не перевищує 5-10 см.

Нейтронні зірки, які мають дуже високу швидкість обертання навколо своєї осі, називаються пульсарами. Вони випускають із чіткою періодичністю потоки радіовипромінювання. Такі зірки можуть здійснювати до 700 обертів за секунду.

Якщо нейтронна зірка має аномально сильне магнітне поле, то такі об'єкти називають магнетарами. Поки що достеменно не відомо, чому з'являються такі неймовірно потужні магнітні поля.

Зіткнення нейтронних зірок призводять до появи гравітаційних хвиль, а також унаслідок таких подій у космосі з'являються такі елементи як золото та платина. Вчені вважають, що нейтронні зірки відповідають за появу таких явищ як швидкі радіоспалахи, а зіткнення між нейтронними зірками або нейтронними зірками та чорними дірами призводять до появи гамма-спалахів.

Як закінчують своє життя нейтронні зірки?

Після того як нейтронна зірка сформувалася, вона не випускає світла або тепла. Вважається, що її початкова температура становить приблизно 600 тисяч градусів за Цельсієм. Для порівняння, температура поверхні Сонця становить трохи менше 6000 градусів, а в ядрі нашої зірки температура становить приблизно 15 млн градусів. Протягом кількох мільйонів років нейтронні зірки охолоджуються і перетворюються на холодний залишок колись дуже гарячої величезної зірки.

За оцінками вчених, у нашій галактиці існує приблизно 100 млн нейтронних зірок, але більшість із них старі та холодні, а тому їх дуже важко виявити.

Фокус уже писав про те, що вченим вдалося зафіксувати появу найяскравішого гамма-спалаху, а також отримати дивовижне зображення вихідного світла, яке пронизує нашу галактику.

Також Фокус писав про те, що астрономи знайшли гігантську ультрамасивну чорну дірку, яку вдалося виявити за допомогою такого явища як гравітаційне лінзування.