Neitronu zvaigznes un pulsāri: izveidošana un īpašības

Kas notiek, kad eksplodē milzu zvaigznes? Viņi rada supernovas, kas ir vieni no dinamiskākajiem notikumiem Visums. Šīs zvaigžņu konfrontācijas rada tik intensīvus sprādzienus, ka to izstarotā gaisma var pilnībā apdzist galaktikas. Tomēr no atlikuma tie rada arī kaut ko daudz mitrāku: neitronu zvaigznes.

Neitronu zvaigzne ir patiešām blīva, kompakta neitronu bumba. Tātad, kā masīva zvaigzne pāriet no spīdoša objekta uz drebējošu, ļoti magnētisku un blīvu neitronu zvaigzni? Viss ir atkarīgs no tā, kā zvaigznes dzīvo savu dzīvi.

Zvaigznes lielāko dzīves daļu pavada tā dēvētajā galvenā secība. Galvenā secība sākas, kad zvaigzne aizdedzina kodolsintēzi tās kodolā. Tas beidzas pēc tam, kad zvaigzne ir izsmelusi ūdeņradi savā kodolā, un sāk sakausēt smagākus elementus.

Tiklīdz zvaigzne pamet galveno secību, tā vedīs īpašu ceļu, kuru iepriekš noteikusi tās masa. Masa ir materiāla daudzums, ko zvaigzne satur. Zvaigznes, kurām ir vairāk nekā astoņas Saules masas (viena Saules masa ir līdzvērtīga mūsu Saules masai) atstās galveno secību un izies vairākas fāzes, jo tās turpina kausēt elementus līdz dzelzs.

Tiklīdz saplūšana beidzas zvaigznes kodolā, tā sāk sarauties vai iekrist pati par sevi ārējo slāņu milzīgā smaguma dēļ. Zvaigznes ārējā daļa "nokrīt" uz serdes un atsitiena, izveidojot masīvu sprādzienu, ko sauc par II tipa supernovu. Atkarībā no pašas serdes masas tā vai nu kļūs par neitronu zvaigzni, vai melno caurumu.

Ja serdes masa ir no 1,4 līdz 3,0 saules masām, kodols kļūs tikai par neitronu zvaigzni. Kodolā esošie protoni saduras ar ļoti augstas enerģijas elektroniem un veido neitronus. Kodols nostiprinās un sūta trieciena viļņus caur materiālu, kas uz tā krīt. Pēc tam zvaigznes ārējais materiāls tiek izvadīts apkārtējā vidē, veidojot supernovu. Ja atlikusī kodolmateriāls ir lielāks par trim saules masām, pastāv liela iespēja, ka tas turpinās saspiest, līdz veidos melno caurumu.

Neitronu zvaigznes ir grūti izpētāmi un saprotami objekti. Viņi izstaro gaismu plašā elektromagnētiskā spektra daļā - dažādajos gaismas viļņu garumos - un šķiet, ka zvaigzne diezgan atšķirīga. Tomēr pats fakts, ka katrai neitronu zvaigznei piemīt atšķirīgas īpašības, var palīdzēt astronomiem saprast, kas viņus virza.

Iespējams, ka lielākais šķērslis neitronu zvaigznīšu izpētei ir tas, ka tās ir neticami blīvas, tik blīvas, lai 14 unču kārbai neitronu zvaigžņu materiāla būtu tikpat liela masa kā mūsu Mēnesim. Astronomi nevar modelēt šāda veida blīvumu uz Zemes. Tāpēc ir grūti saprast fizika par notiekošo. Tāpēc ir tik svarīgi pētīt šo zvaigžņu gaismu, jo tas dod mums norādes par to, kas notiek zvaigznes iekšpusē.

Daži zinātnieki apgalvo, ka dzīslās dominē brīvo kvarku baseins - pamatakmeņi matērija. Citi apgalvo, ka serdeņi ir piepildīti ar kāda cita veida eksotiskām daļiņām, piemēram, pioniem.

Neitronu zvaigznēm ir arī intensīvi magnētiskie lauki. Un tieši šie lauki ir daļēji atbildīgi par rentgenstaru un gamma stari kas ir redzami no šiem objektiem. Elektroniem paātrinoties ap un gar magnētiskā lauka līnijām, ko tie izstaro starojums (gaisma) viļņu garumos no optiskā (gaismas, ko mēs varam redzēt savām acīm) līdz ļoti augstas enerģijas gamma stariem.

Astronomiem ir aizdomas, ka visas neitronu zvaigznes rotē un to dara diezgan ātri. Rezultātā daži neitronu zvaigžņu novērojumi rada "impulsa" emisijas signālu. Tātad neitronu zvaigznes bieži sauc par PULSating stARS (vai PULSARS), taču tās atšķiras no citām zvaigznēm, kurām ir mainīga emisija. Pulsācija no neitronu zvaigznēm rodas viņu dēļ rotācija, kur pulsē citas zvaigznes, kuras pulsē (piemēram, cefīdu zvaigznes), zvaigznei paplašinoties un saraujoties.

Neitronu zvaigznes, pulsāri un melnie caurumi ir daži no eksotiskākajiem zvaigžņu objektiem Visumā. Izpratne par tām ir tikai daļa no mācīšanās par milzu zvaigžņu fiziku un to, kā tās dzimst, dzīvo un mirst.

Rediģēja Karolīna Kolinsa Petersena.