Мен бәрін білгім келеді

Нейтрондық жұлдыз

Pin
Send
Share
Send


Көрінетін жарықта тікелей байқалатын алғашқы нейтрондық жұлдыз RX J185635-3754 болды.

А нейтрондық жұлдыз бұл өте тығыз, ықшам жұлдыз, ішкі жағы негізінен нейтроннан тұрады деп саналады. Ол суперновациялық жарылыс кезінде массивті жұлдыздың құлаған қалдықтарынан құралған және ол жұлдыздар эволюциясының ықтимал бірнеше соңғы нүктелерінің бірі болып табылады. Радиотолқындар шығаратын жоғары магниттелген, жылдам айналатын нейтрондық жұлдыз а деп аталады пульсар.

Типтік нейтрондық жұлдыздың массасы 1,35 пен 2,1 күн аралығында, сәйкес радиусы 10-нан 20 км-ге дейін - Күннен шамамен 30,000-ден 70,000 есе аз. Сонымен нейтрондық жұлдыздың тығыздығы (8 × 10 шамасында бағаланады)13 2 × 10 дейін15 г / см³) атом ядросына жақын орналасқан.12

Ашылу тарихы

1932 жылы сэр Джеймс Чадвик нейтронды элементар бөлшек ретінде ашты.3 Бұл жаңалық үшін ол 1935 жылы физика бойынша Нобель сыйлығына ие болды.

1933 жылы Чадвиктің ашылуынан бір жыл өткен соң, Уолтер Бааде мен Фриц Цвики нейтрондық жұлдыздың болуын ұсынды.4 Өте жаңа жұлдыздың пайда болуы туралы түсіндірме іздеуде олар нейтрон жұлдызы тым жаңа жүйеде пайда болады деп ұсынды. Өте жаңа жұлдыздар аспанда кенеттен пайда болатын жұлдыздарды өліп жатыр, олар соншалықты жарқырауымен (оптикалық диапазонда) бүкіл галактиканы бірнеше аптадан бірнеше аптаға басып оза алады. Бааде мен Звики нейтрондық жұлдыздардың гравитациялық байланыстырушы энергиясының шығуы супернованы қуаттайды деп ұсынды: «Өте жаңа процесте жаппай масса жойылады». Егер массивті жұлдыздың құлауына дейін оның орталық бөлігінде (мысалы) үш күн массасы болса, онда екі күн массасының нейтрондық жұлдызы құрылуы мүмкін. Байланыстыратын энергия E мұндай нейтрондық жұлдыздың массасы көрсетілген кезде (масс-энергетикалық эквивалент формуласы арқылы) E = мк²) бір күн массасы. Дәл осы энергия энергияны супернованы қуаттандырады.

1965 жылы Антони Хьюиш пен Сэмюэл Окой «Crab тұманындағы жоғары радиациялық жарық температурасының ерекше көзін» ашты.5 Бұл көзі Crab Nebula нейтрондық жұлдыз болып шықты, ол 1054 C.E.

1967 жылы Джокелин Белл мен Антони Хьюиш Хьюш және Окое радио көзі орналасқан жерден тұрақты радио импульстарын тапты. Кейін бұл пульсар оқшауланған, айналатын нейтрондық жұлдыздан шыққан деп түсіндірілді. Пульсардың энергия көзі - бұл нейтрондық жұлдыздың айналу энергиясы. Белгілі нейтрондық жұлдыздардың көбісі осы түрге жатады.

1971 жылы Риккардо Джакконьи, Герберт Гурский, Эд Келлогг, Р.Левинсон, Э.Шрайер, Х. Тананбаум Ценавр шоқжұлдызындағы рентген көзінен 4,8 секундтық импульстарды анықтады. Олар мұны айналмалы, ыстық нейтрондық жұлдыздың нәтижесі деп түсіндірді. Энергия көзі гравитациялық болып табылады және серіппелі жұлдыздан немесе жұлдызаралық ортадан нейтрондық жұлдыз бетіне түсетін газдың жаңбырынан пайда болады.

1974 жылы Антони Хьюиш марапатталды Физика бойынша Нобель сыйлығы «оның пульстарды ашудағы шешуші рөлі үшін».6

Қалыптасуы

Массивті жұлдыз (массасынан Күннен 4-8 есе көп) барлық ядролық отынды жағып жібергенде, ол супернованы қалыптастыру үшін жарылып кетуі мүмкін. Жұлдыздың сыртқы қабаттары жарылып, «жаңа қалдық» қалды. Жұлдыздың орталық аймағы (ядро) ауырлық күшінің әсерінен қатты ыдырайды, сондықтан протондар мен электрондар нейтрондар түзу үшін бір-бірімен байланысады. Сондықтан жұлдыз «нейтрондық жұлдыз» деп аталады.7

Нейтрондық жұлдыз көбіне бұрыштық импульсті сақтайды. Оның ата-анасының радиусының кішкене бөлігі болғандықтан (және оның инерция моменті күрт төмендейді), өте жоғары айналу жылдамдығымен нейтрондық жұлдыз пайда болады, содан кейін біртіндеп баяулайды. Нейтрондық жұлдыздардың айналу кезеңі шамамен 1,4 миллисекундтан (мс) бастап 30 секундқа дейін болады.

Нейтрондық жұлдыздың ықшамдылығы сонымен бірге оның жоғары ауырлық күшін, 2 × 10 құрайды11 3 × 10 дейін12 Жерден әлдеқайда күшті. Осындай ауырлықтың бір өлшемі - нейтронды жұлдыздардың шығу жылдамдығы шамамен 150,000 км / с немесе жарық жылдамдығының 50% құрайды. Осылайша, нейтрондық жұлдыздың бетіне түскен зат жұлдызды 150,000км / с жылдамдықпен соққыға жығады, бұл жағдайда оны өз салмағымен атом қалыңдығынан төмен шұңқырға құяды деп күтілуде.

Құрылым

Нейтрондық жұлдыздың ішкі құрылымының моделі.

Нейтрондық жұлдыздардың құрылымы туралы қазіргі кездегі математикалық модельдер анықталады. Нейтрондық жұлдыз соншалықты тығыз, оның бір шай қасық материалының салмағы 100 миллион метрикалық тоннаны құрайды (100 Гг, 100 × 109 кг). Қазіргі модельдердің негізінде нейтрондық жұлдыздың бетіндегі зат қарапайым атом ядролары мен электрондардан тұрады.

Жұлдыздың «атмосферасы» қалыңдығы шамамен бір метр, оның астында қатты «қыртыс» кездеседі. Ішке қарай отырып, біртіндеп өсіп келе жатқан нейтрондармен ядролар кездеседі; мұндай ядролар Жер бетінде тез ыдырайтын еді, бірақ қатты қысыммен тұрақты болып қалады. Тереңдей отырып, нейтрон тамшылары деп аталатын нүктеге жетеді, онда бос нейтрондар ядролардан шығады. Бұл аймақта ядролар, бос электрондар және бос нейтрондар болады. Ядролар ядро ​​анықталғанша, олар мүлдем жоғалып кететінге дейін кішірейеді.

Ядродағы асқан заттың нақты табиғаты әлі де жақсы анықталмаған. Бұл теориялық субстанцияны ғылыми фантастика мен танымал әдебиеттерде нейтроний деп атайды, алайда «нейтроний» термині ғылыми жарияланымдарда сирек қолданылады, өйткені оның мағынасы түсініксіз. «Нейтрондық-бұзылған зат» термині кейде жалпыға бірдей болмаса да қолданылады, өйткені бұл термин нейтрондық жұлдыз ядросы материалының табиғаты туралы болжамдарды қамтиды. Нейтронды жұлдызшаның негізгі материалы келесі кез келген болуы мүмкін:

  • нейтрондардың бірнеше протондар мен электрондардан тұратын сұйық қоспасы;
  • нейтрондарға қосымша пиондар мен каондар сияқты жоғары энергиялы бөлшектердің қоспасы;
  • жоғары және төмен кварктарға қарағанда кварктарды қамтитын біртүрлі зат; немесе
  • кварк заттары адрондарға байланбаған. (Толығымен оғаш заттан тұратын ықшам жұлдызды бейтаныс жұлдыз деп атайды.)

Алайда әзірге бақылаулар материяның мұндай экзотикалық күйін көрсетпеді немесе жоққа шығармады.

Үлкен ядролар?

Нейтрондық жұлдыз тығыздығы мен нуклондар құрамындағы атом ядросының кейбір қасиеттеріне ие. Танымал ғылыми жазбаларда нейтрондық жұлдыздар кейде алып ядролар ретінде сипатталады. Алайда нейтрондық жұлдыздар мен атом ядролары басқа жағынан мүлдем өзгеше. Атап айтқанда, ядро ​​күшті күшпен, ал нейтрондық жұлдыз ауырлық күшімен бірге болады. Мұндай нысандарды жұлдыз ретінде қарастырған пайдалы.

Айналдыру

Нейтрондық жұлдыздар бұрыштық импульстің сақталуына байланысты олар пайда болғаннан кейін өте жылдам айналады. Мұз үстіндегі коньки тебушінің қолында тартылып жатқан жылдамдығы сияқты, жұлдыздың өзегінің баяу айналуы ол кішірейген сайын тездейді. Жаңа туылған нейтрондық жұлдыз секундына бірнеше рет айнала алады. Кейде серіктік жұлдызды айналдырып, одан затты көбейтетін кезде нейтрондық жұлдыз өзінің үлкен ауырлық дәрежесіне қарамастан серпімді обыр тәрізді (экваторлық шам) өзгеріп, жылдамдығын секундына бірнеше жүз есеге дейін арттыруы мүмкін.

Уақыт өте келе нейтрондық жұлдыздар баяулайды, өйткені олардың айналмалы магнит өрісі энергияны шығарады. Ескі нейтрондық жұлдыздар әр айналым үшін бірнеше секундты алуы мүмкін.

Нейтрондық жұлдыздың айналуын баяулататын жылдамдық әдетте тұрақты және болады өте кішкентай. Байқалған мөлшерлемелер 10 арасында-10 және 10-21 әрбір айналу үшін екінші. Басқаша айтқанда, әдеттегі баяулау жылдамдығы үшін 10-15 бір секундта бір рет айналатын нейтрондық жұлдыз бір ғасырдан кейін 1,000003 секундта немесе миллион жылдан кейін 1,03 секундта бір рет айналады.

Кейде нейтрондық жұлдыз болады айналдыру немесе a өтуі керек жарқылдау, оның айналу жылдамдығының тез және күтпеген өсуі (тұрақты баяулағанымен бірдей, өте аз мөлшерде). Глициттер «жұлдызқұрттың» әсері деп есептеледі: Жұлдыздың айналуы бәсеңдеген сайын пішіні сфералық болады. «Нейтрондық» жер қыртысының қаттылығына байланысты, бұл тектоникалық жер сілкіністеріне ұқсас жер қыртысының жарылу кезіндегі ерекше оқиғалар ретінде жүреді. Жер сілкінісінен кейін жұлдызда азырақ экватор радиусы болады, және (бұрыштық импульс сақталғандықтан) айналу жылдамдығы артады.

Нейтрондық жұлдыздар жұлдыздың айналу осіне сәйкес келмейтін магниттік полюстердің жанында бөлшектердің үдеуіне байланысты «импульс» етуі мүмкін. Әлі толық түсінілмеген механизмдер арқылы бұл бөлшектер радио эмиссиясының когерентті сәулелерін шығарады. Сыртқы көрермендер бұл сәулелерді магнит полюсі көру сызығынан өткен сайын сәуленің импульсі ретінде көреді. Импульстар нейтрондық жұлдыздың айналу жылдамдығымен бірдей және периодты түрде пайда болады. Осылайша, «пульсар» атауы осындай импульстарды шығаратын нейтрондық жұлдызға беріледі.

Қазіргі уақытта ең жылдам айналатын нейтрондық жұлдыз, PSR J1748-2446C.E. Секундына 716 айналу жылдамдығымен айналады.8 Жақында шыққан қағазда XTE J1739-285 нейтрондық жұлдызынан рентген сәулесінің тербелісі (жанама өлшеу) 1122 Гц жиілігі анықталды.9 Алайда, бұл сигнал осы уақытқа дейін бір рет қана көрінді, және бұл жұлдыздың тағы бір жарылуы расталғанша алдын-ала қарастырылуы керек.

Қосымша түрлері

  • Нейтрондық жұлдыз
    • Радио-тыныш нейтрондық жұлдыздар
    • Сәуле шығаратын нейтрондық жұлдыздар
      • Жалғыз импульстар - нейтрондық жұлдыздардың жалпы кезеңі, олар бізге тұрақты сәуле шығаратын сәуле импульстарын шығарады (күшті магнит өрістеріне байланысты).
        • Айналмалы қуаты бар пульсар («радио пульсар»)
          • Магнетар - өте күшті магнит өрісі бар нейтрондық жұлдыз (қарапайым нейтрондық жұлдызға қарағанда 1000 есе көп) және ұзақ айналу кезеңдері (бес -12 секунд).
            • Жұмсақ гамма қайталағыш
            • Аномалды рентгендік пульсар
      • Екілік пульсарлар
        • Аккредициямен жұмыс істейтін пульсар («Рентгендік пульсар»)
          • Рентгендік жарғыш - аз массалы екілік серігі бар нейтрондық жұлдыз, оның құрамына зат қосылып, нейтрондық жұлдыздың бетінен энергияның тұрақты емес жарылысы пайда болады.
          • Милисекундтық пульсар («өңделген пульсар»)
      • Кварк жұлдызы - кварк материясынан немесе оғаш заттан тұратын нейтрондық жұлдыздың қазіргі гипотетикалық түрі. 2007 жылғы ақпандағы жағдай бойынша үш кандидат бар.
      • Преон жұлдызы - қазіргі кезде преон материясынан тұратын нейтрондық жұлдыздың гипотетикалық түрі. 2007 жылға қарағанда преондардың бар екендігі туралы ешқандай дәлел жоқ.

Сондай-ақ қараңыз

  • Магнетар
  • Нейтрон
  • Пульсар
  • Кварк
  • Жұлдыз
  • Суперновалар
  • Ақ ергежей

Ескертпелер

  1. ↑ Нейтрондық жұлдыздың тығыздығын есептеу NASA. 24 маусым 2008 ж.
  2. General Жалпы, күн массасы 1,44-тен аз жинақы жұлдыздар, Чандрасехар шегі, ақ ергежейлі; екі-үш күн массасынан жоғары (Толман-Оппенгеймер-Волкофф шегі), Кварк жұлдызы пайда болуы мүмкін, бірақ бұл белгісіз. Гравитациялық құлдырау әрдайым бес күн массасынан асатын кез-келген жұлдызда болады, сөзсіз қара тесік пайда болады.
  3. ↑ Джеймс Чадвик (1932), нейтронның болуы туралы, Табиғат 129:312.
  4. ↑ Вальтер Бааде мен Фриц Звики (1933), Суперновеналар мен Ғарыштық сәулелер, Физ. Аян 46.
  5. H A. Hewish және S. Okoye (1965), Crab тұманындағы радиожиіліктің жоғары температурасының ерекше көзінің дәлелі, Табиғат 207:59.
  6. ↑ Бұл жаңалыққа қатысқан Сэмюэл Окое мен Джокелин Белл марапатты алмады.
  7. ↑ Нейтронды жұлдыздар мен пульсарлар NASA Goddard ғарыштық ұшу орталығы. 24 маусым 2008 ж.
  8. ↑ Джейсон В.Т. Гессельс және т.б. (2006), 716 Гц жиіліктегі радио-пульсарды айналдыру 2008 жылғы 24 маусымда шыққан.
  9. ↑ P. Kaaret, соавт. (2007), 1122 Гц рентгендік жарылыс тербелістерінің нейтрондық жұлдыз рентген сәулесінен өтуі XTE J1739-285 Астрофизикалық журнал 657 (2): L97-L100. 24 маусым 2008 ж.

Пайдаланылған әдебиеттер

  • Камензинд, М. 2007. Астрофизикадағы ықшам нысандар: ақ ергежейлер, нейтрондық жұлдыздар және қара тесіктер. Астрономия және астрофизика кітапханасы. Берлин: Спрингер. ISBN 978-3540257707
  • Гленденнинг, Норман К. 2000 ж. Шағын жұлдыздар: ядролық физика, бөлшектер физикасы және жалпы салыстырмалылық, 2-ші басылым. Астрономия және астрофизика кітапханасы. Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 0387989773
  • Генсель, П., А.Ю. Потехин, және Д.Г. Яковлев. 2006 жыл. Нейтронды жұлдыздар 1: Мемлекет және құрылым теңдеуі. Астрофизика және ғарыш ғылымдары кітапханасы. Нью-Йорк: Спрингер. ISBN 0387335439
  • Kaaret, P., соавт. 2007. 1122 Гц рентгендік тербелістердің нейтрондық жұлдыз рентген сәулесінен өтуі XTE J1739-285 Астрофизикалық журнал 657 (2): L97-L100. 24 маусым 2008 ж.

Сыртқы сілтемелер

Барлық сілтемелер 2018 жылғы 16 қарашада алынды.

  • Нейтрондық жұлдыздарға кіріспе
  • NASA Starquake-те нейтрондық жұлдыздардың жасырын құрылымын көреді SpaceDaily.com.

Pin
Send
Share
Send