Steaua neutronică
Steaua neutronică
Steaua neutronică este o stea superdensă formată ca urmare a unei explozii supernovate. Substanța unei stele neutronice constă în principal din neutroni.
Steaua neutronică are o densitate nucleară (10 14 -10 15 g / cm3) și o rază tipică de 10-20 km. Compresia gravitațională ulterioară a stelei neutronice este împiedicată de presiunea materiei nucleare, care rezultă din interacțiunea neutronilor. Această presiune a unui gaz neutron degenerat, în mod substanțial mai dens, este capabilă să mențină masa la colapsul gravitațional până la 3M. Astfel, masa stelei neutronice variază în intervalul (1.4-3) M.
Fig. 1. Secțiunea transversală a unei stele neutronice cu o masă de 1,5 M și o rază de R = 16 km. Densitatea ρ în g / cm3 este indicată în diferite părți ale stelei.
Neutrinii, formați la prăbușirea supernovei, răcește rapid steaua neutronică. Temperatura sa este estimată să scadă de la 10 11 la 10 9 K într-un timp de aproximativ 100 s. Apoi rata de răcire scade. Cu toate acestea, este mare pe o scară cosmică. O scădere a temperaturii de la 10 9 la 10 8 K are loc peste 100 de ani și la 10 6 K într-un milion de ani.
Se cunoaște ≈ 1200 de obiecte, care se referă la stele neutronice. Aproximativ 1000 dintre ei se află în interiorul galaxiei noastre. Structura unei stele neutronice cu o masă de 1,5 M și o rază de 16 km este prezentată în Fig. 1: I este un strat exterior subțire de atomi împachetați dens. Regiunea II este rețeaua cristalină a nucleelor atomice și a electronilor degenerați. Regiunea III este un strat solid de nuclee atomice suprasaturate cu neutroni. IV este un nucleu lichid format în principal din neutroni degenerați. Regiunea V formează miezul hadron al stelei neutronice. Pe lângă nucleoni, poate conține pioni și hiperoni. În această parte a stelei neutronice, lichidul neutron se poate transfera într-o stare cristalină solidă, apariția unui condens condensator, formarea unui quark-gluon și a unei plasme hiperonice. Unele detalii despre structura stelei neutronice sunt rafinate.
Este dificil să se detecteze stelele neutronice prin metode optice din cauza dimensiunilor mici și a luminozității scăzute. În 1967, E. Hewish și J. Bell (Universitatea Cambridge) au descoperit sursele cosmice de pulsari emisiunilor periodice de radiofrecvență. Perioadele de repetare a impulsurilor radio ale pulsarelor sunt strict constante, iar pentru majoritatea pulsurilor se situează în intervalul de la 10-2 până la câteva secunde. Pulsarii sunt stele rotative cu neutroni. Numai obiectele compacte care au proprietățile stelelor neutronice își pot păstra forma fără să se prăbușească la viteze de rotație. Conservarea momentului unghiular și a câmpului magnetic în timpul prăbușirii supernovei și formarea unei stele neutronice conduce la producerea de pulsari cu rotație rapidă cu un câmp magnetic foarte puternic de 10 10 - 10 14 Gs. Câmpul magnetic se rotește împreună cu steaua de neutroni, totuși axa acestui câmp nu coincide cu axa de rotație a stelei. Cu o astfel de rotație, emisia radio a unei stele se aliniază de-a lungul Pământului ca un fascicul de far. De fiecare dată când raza trece pe Pământ și lovește Observatorul Pământului, telescopul radio captează un impuls scurt de emisie radio. Frecvența repetiției sale corespunde perioadei de rotație a stelei neutronice. Radiația unei stele neutronice rezultă din faptul că particulele încărcate (electroni) de pe suprafața stelei se deplasează în afară de-a lungul liniilor de forță ale câmpului magnetic, care emit unde electromagnetice. Acesta este mecanismul emisiei radio a unui pulsar, propus inițial de T. Gold (Figura 2).
Fig. 2. Modelul pulsarului
Formarea stelelor neutronice nu este întotdeauna o consecință a unei explozii supernovate. Un alt mecanism este de asemenea posibil: în timpul evoluției piticilor albi în sistemele stelare binare apropiate. Fluxul de materie al starului însoțitor al piticului alb crește treptat masa piticului alb și, la atingerea masei critice, piticul alb se transformă într-o stea neutronică.
Fig. 3. Nebuloasa de crab cu o stea neutronică în centru
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: