Астрология


Последнии записи



  • Нейтронные звезды

    Нейтронные звезды


    Зори состоят из сильно нагретого ионизированного газа, сжатого общим гравитационным притяжінням. При углублении в недра зари давление, плотность и температура газа растут в центре зари температура достигает 15-20 млн. Градусов. Источником энергии являются ядерные реакции превращения легких химических элементов на более тяжелых в основном водороду на гелий. Температуру внешних слоев зари определяют за их цветом: красные зори имеют 2000 - 3000 0 С, желтые - 6000 -7000 0 С, бели - 12000 0 С, голубе - 25000 0 С. Основные типы зрение по размеру - гиганты и карлики. К последним принадлежит и наше Солнце.

    Существует много зрение с разными особенностями. Это двойные звезды вони вращаются вокруг общего центра массы, нейтронные и переменные находятся в нестационарном состоянии. Нейтронные звезды - это сверхгустые зори, вещество которых состоит в основном из вырожденного газа нейтронов с небольшой примесью других элементарных частиц. Масса нейтронной звезды близка к массе Солнца. Вони является конечными стадиями эволюции зрение с массами до двух масс Солнца и образуются после вспышек сверхновых зрение. Нейтронные звезды выявляют себе как пульсары, а также как барстери - зори с мощным излучением энергии в рентгеновском диапазоне, которые загораются с огромной энергией.

    К моменту открытие пульсаров было уже известно, что конечным продуктом эволюции звезд являются компактные массивные объекты, плотность которых во много раз больше, чем у обычных звезд.

    После того как звезда исчерпает свои источники энергии, она начинает остывать и сжиматься. При этом физические свойства газа кардинально меняются, так что его давление сильный растет. Если масса звезды небольшая, то силы гравитации сравнительно слабый и сжимание звезды гравитационный коллапс прекращается. Она переходит в стойкое состояние белого карлика. Но если масса превышает некоторое критическое значение, сжимание продолжается. При очень высокой плотности электроны, соединяясь с протонами, образуют нейтральные части - нейтроны. Вскоре уже почти вся звезда состоит из одних нейтронов, что настолько тесно прижатый один к одному, что огромная звездная масса сосредоточивается в очень небольшой пуле радиусом несколько километров и сжимание останавливается. Плотность этой пули - нейтронной звезды - удивительно большая даже в сравнении с плотностью белых карликов : она может превышать 10 млн т/см?.

    Существование нейтронных звезд предсказывал еще в 1932 г. советский физик Лев Давидович Ландау, а в 1934 г. работали в США Вальтер Бааде и Фриц Цвикки допустили, что эти звезды являются остатками взрывов сверхнових. Естественно, после того как оказалась связь пульсаров с остатками вспышек сверхнових, было выражено мысль, что пульсары и нейтронные звезды - это те же объекты.

    Каким же образом пульсары излучают электромагнитные волны? При сжимании звезды увеличивается не только ее плотность. В соответствии с законом сохранения момента количества движения, с уменьшением радиуса звезды растет скорость ее вращения. При коллапсе огромной массивной звезды к размерам порядка нескольких десятков километров период вращения уменьшается к сотым и даже тысячным долям секунды, то есть к характерным периодам изменяемости пульсаров. Кроме этого сильно уплотняется и магнитное поле звезды.

    На поверхности нейтронной звезды, где нет такого большого давления, нейтроны могут опять распадаться на протоны и электроны. Сильное магнитное поле разгоняет легкие электроны к скоростям, близким к скорости света, и выбрасывает их в околозвездное пространство. Заряженные части двигаются только вдоль магнитных силовых линий, потому электроны оставляют звезду именно от ее магнитных полюсов, где силовые линии выходят наружу. Перемещая вдоль силовых линий, электроны выпускают излучение в направлении своего движения. Это излучение являет собой два узких пучка электромагнитных волн. Если магнитная ось звезды так же, как и Земле не совпадает с осью вращения, то щепотки излучения будут вращаться с периодом, равным периоду вращения звезды. Мы наблюдаем это излучение в том случае, когда, описывая окружность в пространстве, лучи пробегают по земной поверхности. Так что название "пульсары" не совсем точно: они не пульсируют, а вращаются.

    Во внешнем слое нейтронной звезды происходят и другие необычные явления. Там, где плотность вещества еще недостаточно большая для разрушения ядер, они могут образовывать твердую кристаллическую структуру. И звезда покрывается твердой коркой, подобной земной коре, но только в немнимое число раз плотнее. При замедлении вращения пульсара в этой твердой корке создаются напряжения. После того как они достигнут определенной величины, корка начинает раскалываться. Это явление называется зіркотрясінням по аналогии с земными тектоническими процессами. Возможно, под такими зіркотрясіннями понимаются скачкообразные изменения периодов некоторых пульсаров.

    Пока неизвестно, есть ли вспышки зверхнових единственным источником образования нейтронных звезд, могут ли они возникать и в итоге более спокойных процессов.

    Открытие пульсаров имело большое значение не только для астрономии. Оно послужило стимулом для развития многих областей физики. Изучение пульсаров позволяет исследовать свойства могучих гравитационных и магнитных полей, совсем недоступных в земных условиях. Высокое постоянство периодов пульсаров дало возможность с большой точностью вимірити период вращения Земли. Изменяясь при прохождении через межзвездный газ, излучение пульсаров несет важную информацию о соединении и физических свойствах межзвездной среды.

    После открытия пульсара у Крабовидной туманности стало ясно, что пульсары каким-то образом связаны с взрывами зверхнових. Очевидно, сигналы пульсара идут от того объекта, который остается на месте взрыва зверхнової. Это предположение подтверждается и другим пульсаром, излучение которого выходит из области, где наличие газовых масс указывает на взрыв, который раньше состоялся, зверхнової. Этот взрыв, полностью вероятно, состоялся очень давно, задолго до аналогичного события у Крабовидной туманности. В созвездии Паруса газовые массы, которые разлетаются, выглядят уже не как компактное пятно, а как отдельные нити, которые имеют большую длину. Период этого пульсара на 0,09 секунды больше периода пульсара у Крабовидной туманности. Это третий из самых быстрых известных пульсаров. С самого начала велся поиск этого объекта в видимой области спектра. Но успеха удалось добиться лишь в 1977 г. Отметим, что рядом с этими двенадцатью учеными, которые работают в Англии и Австралии, в предыдущие восемь лет многие астрономы на лучших телескопах мира занимались поисками видимой звезды, которая мигает в том же ритме, что и пульсар в созвездии Паруса. Так что становится ясно, как масштабному всемирному бдению был объявленный отбой этой заметкой. Между прочим, Майкл Дісней, который участвовал в открытии оптического пульсара в Крабовидной туманности, входил и в эту группу ученых. У всех других пульсаров нет и следу излучения в видимой области. Это наводит на следующую мысль. Что бы ни являли собой пульсары, они возникают в результате взрыва зверхнової. Сначала период пульсара малый - еще меньше, чем у пульсара в Крабовидной туманности. Такой пульсар излучает не только в радиодиапазоне, но и в видимой области спектра. Со временем частота импульсов уменьшается. Не больше чем за тысячу лет период пульсара становится ровным периоду пульсара у Крабовидной туманности, а потом достигает и периоду пульсара в созвездии Паруса. Рядом с увеличением периода слабеет и интенсивность излучения в видимой области. Когда период пульсара превышает одну секунду, его оптическое излучение давно уже исчезло, и его удается найти лишь по импульсам в радиодиапазоне. Поэтому с видимыми источниками отождествлены лишь два пульсара с самими короткими периодами. Они относятся к самым молодым пульсарам, и вокруг них удается даже различить газовые тучевые останки зверхнових. Более старые пульсары давно уже растратили свою способность излучать в видимой области.

    Но что же такое пульсары? Что остается, когда жизнь звезды заканчивается гигантским взрывом? Мы уже знаем, что пространственная область, из которой выходит излучение пульсара, должна быть очень малой. Какие же процессы могут происходить в настолько малой области так быстро и с такой регулярностью, чтобы можно было привлечь их к объяснению феномена пульсара? Быть может, это звезды, что, подобно цефеидам, периодически раздуваются и опять сжимаются? Но в таком случае плотность звездного вещества должна быть очень высокой, потому что лишь тогда период осцилляции может быть достаточно малым вспомним, что период изменения блеска цефеид складывает несколько суток. Нас же интересуют объекты, которые способны осциллировать с периодом в сотые доли секунды. Даже сами плотные из известных нам звезд, белые карлики, неспособные делать настолько быстрые колебания. Возникает вопрос: или могут звезды иметь еще высшую плотность, звезды, которые оставляют по плотности далеко за бели карлики с их тоннами на кубический сантиметр? Первые понимание на этот счет выразили один советский физик и два астронома из Пасадени задолго до выявления пульсаров. Лев Ландау 1908-1968 в 1932 г. доказал, что вещество с еще высшей плотностью может находиться в равновесии с гравитационными силами. Тогда же в Пасадене на наибольшем по тем временам телескопе в мире работал выходец из Германии Вальтер Бааде. Он был, несомненно, одним из лучших астрономов-наблюдателей нашего столетия. Там же работал и швейцарец Фриц Цвикки, человек настолько же напорист, как и неисчерпаемый на выдумки. Еще в 1934 г. эти два ученых утверждали, что смогут существовать звезды с исключительно высокой плотностью - как пророчил и Ландау, - звезды, которые состоят почти полностью из одних нейтронов. В 1939 г. физики Роберт Оппенгеймер и Джордж Волков поместили в американском физическом журнале статьи о нейтронных звездах. Имя одного из авторов настоящей статьи стало известно во всем мире задолго до того, как астрономы всерьез занялись нейтронными звездами : Оппенгеймер сыграл ведущую роль в создании американской атомной бомбы.

    Оппенгеймер и Волков доказали, что звездное вещество, в котором электроны и протоны соединились в нейтроны, может воздерживаться в виде пули собственными гравитационными силами. Зная свойства нейтронного вещества, можно осуществить теоретический расчет нейтронных звезд. Анализ математической модели нейтронной звезды показывает, что плотность ее должна быть очень большая: масса, ровная солнечной, заключена в объеме пули с поперечником 30 в кубическом сантиметре содержатся миллиарды тонн нейтронной материи. Но нейтронные звезды, если заставить их осциллировать, будут делать это намного быстрее, чем пульсары. Поэтому как объяснение периода пульсаров объемная осцилляция нейтронных звезд не подходит. Следовательно, мы опять вернулись к тому, из чего начали. Мы искали плотные звездоподобние объекты, которые могли бы делать достаточно скорые коливання,-і белые карлики оказались слишком медленными, а гипотетические нейтронные звезды слишком скорыми.


    Похожие записи: