Gwiazdy neutronowe to pozostałości gigantycznych gwiazd, które zginęły w ognistej eksplozji znanej jako supernowa. Po takim wybuchu rdzenie tych byłych gwiazd zagęszczają się w ultradężny obiekt z masą słońca upakowaną w kulę wielkości miasta.
Jak powstają gwiazdy neutronowe?
Zwykłe gwiazdy zachowują swój kulisty kształt, ponieważ grawitacja ich gigantycznej masy próbuje przyciągnąć swój gaz do centralnego punktu, ale jest równoważona energią z fuzji jądrowej w ich rdzeniach, która wywiera presję na zewnątrz, zgodnie z NASA. Pod koniec swojego życia gwiazdy, które są od czterech do ośmiu razy większe od masy Słońca, palą się przez dostępne paliwo i ich wewnętrzne reakcje fuzji ustają. Zewnętrzne warstwy gwiazd gwałtownie zapadają się do wewnątrz, odbijając się od grubego rdzenia, a następnie wybuchają ponownie jako gwałtowna supernowa.
Ale gęsty rdzeń nadal zapada się, wytwarzając tak wysokie ciśnienia, że protony i elektrony są ściśnięte razem w neutrony, a także lekkie cząstki zwane neutrinami, które uciekają w odległy wszechświat. Efektem końcowym jest gwiazda, której masa wynosi 90% neutronów, której nie można ściśnąć mocniej, a zatem gwiazda neutronowa nie może dalej się rozkładać.
Charakterystyka gwiazdy neutronowej
Astronomowie po raz pierwszy wysunęli teorię na temat istnienia tych dziwnych bytów gwiezdnych w latach 30. XX wieku, wkrótce po odkryciu neutronu. Ale dopiero w 1967 r. Naukowcy mieli dobre dowody na istnienie gwiazd neutronowych w rzeczywistości. Doktorantka Jocelyn Bell z University of Cambridge w Anglii zauważyła dziwne impulsy w swoim radioteleskopie, przybywając tak regularnie, że początkowo myślała, że może to być sygnał z kosmicznej cywilizacji, według American Physical Society. Wzory okazały się nie być E.T. ale raczej promieniowanie emitowane przez szybko wirujące gwiazdy neutronowe.
Supernowa, która powoduje powstanie gwiazdy neutronowej, dostarcza dużej ilości energii do zwartego obiektu, powodując, że obraca się on wokół swojej osi między 0,1 a 60 razy na sekundę, a nawet 700 razy na sekundę. Ogromne pola magnetyczne tych istot wytwarzają kolumny promieniowania o dużej mocy, które mogą przemiatać Ziemię jak promienie latarni morskiej, tworząc tak zwany pulsar.
Właściwości gwiazd neutronowych są zupełnie nie z tego świata - pojedyncza łyżeczka materiału gwiazdy neutronowej waży miliard ton. Gdybyś miał jakoś stanąć na ich powierzchni bez umierania, doświadczyłbyś siły grawitacji 2 miliardy razy silniejszej niż to, co czujesz na Ziemi.
Pole magnetyczne zwykłej gwiazdy neutronowej może być tryliony razy silniejsze niż pole Ziemi. Ale niektóre gwiazdy neutronowe mają jeszcze bardziej ekstremalne pola magnetyczne, tysiąc lub więcej razy średnią gwiazdę neutronową. To tworzy obiekt zwany magnetarem.
Trzęsienia gwiazd na powierzchni magnetaru - odpowiednik ruchów skorupy ziemskiej, które generują trzęsienia ziemi - mogą uwalniać ogromne ilości energii. Według NASA w jednej dziesiątej sekundy magnetar może wytworzyć więcej energii niż Słońce wyemitowało w ciągu ostatnich 100 000 lat.
Badania gwiazd neutronowych
Naukowcy rozważali wykorzystanie stabilnych pulsujących gwiazd neutronowych przypominających zegar, aby wspomóc nawigację statków kosmicznych, podobnie jak promienie GPS pomagają kierować ludźmi na Ziemi. Eksperyment na międzynarodowej stacji kosmicznej o nazwie Station Explorer technologii rentgenowskiej pomiaru czasu i nawigacji (SEXTANT) był w stanie wykorzystać sygnał z pulsarów do obliczenia lokalizacji ISS z dokładnością do 10 mil (16 km).
Ale wiele pozostaje do zrozumienia dla gwiazd neutronowych. Na przykład w 2019 r. Astronomowie zauważyli najbardziej masywną gwiazdę neutronową, jaką kiedykolwiek widziano - o masie około 2,14 razy większej niż nasze Słońce upakowanej w kuli o średnicy prawdopodobnie około 12,4 mil (20 km). Przy tej wielkości obiekt znajduje się na granicy, w której powinien zapaść się w czarną dziurę, więc badacze dokładnie go badają, aby lepiej zrozumieć dziwną fizykę, która potencjalnie może go podtrzymywać.
Naukowcy zdobywają także nowe narzędzia do lepszego badania dynamiki gwiazdy neutronowej. Za pomocą laserowego interferometru Obserwatorium fal grawitacyjnych (LIGO) fizycy byli w stanie obserwować fale grawitacyjne emitowane, gdy dwie gwiazdy neutronowe krążą wokół siebie, a następnie zderzają się. Te potężne połączenia mogą być odpowiedzialne za wytwarzanie wielu metali szlachetnych, które mamy na Ziemi, w tym platyny i złota, oraz pierwiastków radioaktywnych, takich jak uran.
