Нейтронная звезда. Нейтронные звёзды Состав нейтронных звёзд

Сила тяжести (mg) - это сила с которой Земля притягивает тело, находящееся на её поверхности или вблизи этой поверхности. Сила тяжести направлена строго вертикально к центру Земли; в зависимости от расстояния до поверхности земного шара ускорение свободного падения (g) различно. У поверхности оно около 9,8 м/с2, а по мере удаления от поверхности g уменьшается.

Закон всемирного тяготения, предложенного в 1666 году Исааком Ньютоном.

F = G.m.M/r2, Н,
где:
F - сила гравитационного притяжения, Н,
G - коэффициент гравитационной постоянной; G = 6,7.10\-11, Н.м\2/кг\2,
m - массы Луны, m = 7,35.10\22, кг,
M - масса Земли, M = 6.10\24, кг,
r - расстояние между телами по центрам, r = 3,844.10\8, м.

F = 6,7.10\-11.7,35.10\22.6.10\24:(3,844.10\8)\2 = 295,671.10\35:14,776.10\16=
20,01.10\19, Н

Вес тела (сила веса) (Р) - это сила, с которой тело действует на горизонтальную опору или растягивает подвеску, при этом тело неподвижное. Вес тела и сила тяжести отличаются по своей природе: вес тела является проявлением действия межмолекулярных сил, а сила тяжести имеет гравитационную природу. При ускорении a=0, Р=mg, Н, где m - масса тела в кг; при движении вниз Р=mg-ma, Н; вверх P=mg+ma, Н; а при a=g, Р=0. Состояние тела, в котором его вес равен нулю, есть невесомость.

Рассмотрим несколько примеров:
1. На плите 1 (рис. 1) лежит тело 2. Сила веса тела Р=mg направлена строго вертикально к центру Земли, где P в Н, m в кг, g в м/с\2.

2. Тело 2 (рис. 2) поставили на плиту на боковую грань. Опять сила веса груза направлен к центру Земли. Как бы тело не стояло направление силы веса не меняется.

3. Груз 2 подняли на некоторое расстояние от Земли и удерживаем в горизонтальном положении. Сила веса тела Р направлена вниз. Для удержания тела в неподвижном состоянии прикладываем силу Т, направленную вверх, Т=Р. Третий закон: "Силы, с которыми тела действуют друг на друга, равны по модулю и противоположны по направлению". Повернём тело на некоторый угол, тогда получим: Т+В=Р+К, где В - усилие, затраченное на поворот тела, К - сила сопротивления, возникающая при повороте тела. Следовательно, можно сказать, что на тело воздействовала сила К, которая расходовалась на разворот чего-то внутри, причём в обратную сторону. Отпускаем из рук тело на Землю. Тело падает вниз, при этом Р=0, но падая тело не разворачивается, возникает вопрос, куда расходовалась сила затраченная на поворот тела перед падением. На трение, на преодоление магнитных свойств Земли, но так ли это на самом деле? Физики ответить на этот вопрос затрудняются и, разводя руками, заявляют: "А как может быть иначе".

4. Стенд для исследования веса вращающегося тела (рис. 3): Электродвигатель 1 постоянного тока. Мультипликатор 2 (механизм, увеличивающий частоту вращения вала). Гибкий вал 3 (стальной канат в гибком рукаве, передающий вращение от мультипликатора 2 валу 4, который изготовлен с одной установки на токарном электронном станке и имеющий незначительное эксцентричное смещение оси вращения вала относительно центра окружности). Опоры 5 с наружной обоймой подшипника. Высокочувствительные электронные весы 6.

Вес вала с опорами фиксируется. Включив электродвигатель, постепенно увеличиваем силу тока и частоту вращения вала 4. При увеличении скорости вращения вес вала 4 уменьшается, а при большой частоте вращения вал становится невесомым. Опоры можно убрать, но при большой скорости вращения возникают большие центробежные силы, которые могли бы уравновесить себя, если бы валы не имели эксцентричного смещения оси вращения относительно центра окружности вала. За счёт эксцентричного вращения валы начинают вибрировать и без подшипников они не могут работать. Но куда делся вес вала?

Гипотеза: "При вращении тел в их атомах происходят существенные изменения".

Атом. Первоначально слово атом обозначало неделимую частицу на более мелкие части. Но согласно современным научным представлениям атом состоит из мелких частиц. Он состоит из электронов, протонов и нейтронов. И вполне вероятно, что ещё имеются более мелкие частицы, чем кварки, но ещё не обнаруженные современными методами исследования. Нейтроны имеются во всех атомах, но в атомах водорода они иногда отсутствуют. Атомы не имеют отчётливо выраженной внешней границы, поэтому их размеры определяют условно: по расстоянию между ядрами одинаковых атомов.

Электрон относится к самой лёгкой частицы с массой 9,11.10\-31, кг. Он имеет отрицательный электрический заряд е=1,6.10\-19 кулона, а его размер слишком мал для измерения современными методами, но считается, что его размер не превышает 10\-20, см.

Положительно заряженный протон (1,6726.10\-27, кг) в 1836 раз тяжелее электрона. А нейтрон (1,6749.10\-27, кг), не обладающий лишним электрическим зарядом, в 1839 раз тяжелее электрона. Протоны и нейтроны имеют сравнительные размеры порядка 2,5.10\-15, м., но эти размеры определены с погрешностью.

Как протоны, так и нейтроны состоят из элементарных частиц - кварков, которые являются основной составляющей материи. Существует шесть типов частиц кварков с дробным электрическим зарядом равным +2/3е или -1/3е элементарного заряда. Протоны состоят из трёх кварков: двух +2/3u-кварка и -1/3u-кварка, и одного +2/3d -кварка. Нейтрон тоже состоит из трёх кварков: двух +2/3d-кварка и -1/3d-кварка, и одного -1/3u-кварка. Из этих соотношений протон является положительно заряженной частицей, а нейтрон - нейтрален. Масса ядра является составляющей суммой всех протонов и нейтронов, а учитывая малый вес электронов, масса атома равна массе ядра.

Кварки связаны между собой силовыми ядерными взаимосвязями, которые называются глюонами, являясь элементарными частицами, переносчиками сильного взаимодействия.

Электроны в атоме притягиваются к ядру, но между ними действует кулоновское взаимодействие, описывающее силовое взаимодействие между неподвижными точечными электрическими зарядами. Эти же силы удерживают электроны внутри потенциального барьера, окружающего ядра. Считалось, что электроны в атоме движутся по орбитам, но согласно квантовой механики это неверно. В каждом теле множество молекул с атомами. Атомы зажаты между собой, в результате электроны имеют ограниченную свободу перемещения. Между протонами, нейтронами и электронами одноимённых атомов соблюдается строго определённое расстояние.

С точки зрения обычной механики это можно представить так, что между электронами как бы расположены "пружины", которые давят на электроны с небольшим усилием. Электроны начинают смещаться к ядру, сжимая по три "пружины" (две своего атома, третью из соседнего атома), а с обратной стороны действие трёх "пружин" ослабевает и между ними образуются зазоры. В результате сжатые "пружины" отбрасывают электроны в противоположные стороны от ядра. И тогда каждый электрон начинает метаться (в покое он находиться не может), образуя свободное пространство, которое значительно больше, чем электрон. Для наблюдателя электрон как бы есть и его как бы нету. Электрон в данной точке пространства в данный момент времени размыт, пульсирует.

Исследовать атом можно сканирующим туннельным электронным микроскопом при увеличении в миллион - полтора миллиона раз.

Атомы в молекулах и сами молекулы в теле увязаны взаимосвязями. На рис. 4 атомы и ядра с протонами и нейтронами изображены в горизонтальной плоскости. Положительно заряженные частицы u-кварки и d-кварки в протонах и нейтронах находятся на определенных расстояниях между собой и с соседними кварками атомов, расположенных в соседних рядах.

При развороте тела на 90 градусов, то есть тело развернулось из горизонтальной плоскости в вертикальную, тогда картина расположения кварков обязательно должна изменится. Положительные частицы кварков +2/3u-кварк и +2/3d-кварк сместятся вниз к отрицательному полю Земли, иначе и быть не может,как изображено на рис. 5. Ядро тоже деформирует и образуется эксцентричное смещение центров положительных частиц кварков относительно центра атома. Чем больше частиц кварков, тем больше эксцентриситет атома в вертикальной плоскости.

При свободном падении тела сила веса Р=0, частицы кварков перераспределяются, то есть они в горизонтальной и вертикальной плоскостях имеют одинаковую картину расположения, как изображёно на рис. 4. При ударе тела о Землю частицы кварков перераспределяются, картина их расположения меняется, как изображено на рис. 5.

Гипотеза: "Вес тела основан на электромагнитной природе взаимодействия и обеспечивается величиной смещения положительных частиц кварков в направлении к центру Земли и зависит от количества положительных кварков в атоме и теле. Смещение положительно заряженных кварков к Земле вызывает нарушение соосности атома, а суммарная сила, нарушающая соосность атома, создаёт силу веса тела".

С точки зрения обычной механики это можно представить так, что атомы в горизонтальной плоскости расположены в строевом порядке. Следующий нижний слой атомов тоже в строевом порядке, но все атомы смещены относительно верхнего слоя на половину расстояния между ними вправо и влево, вперёд и назад. И так каждый слой атомов. В невесомости расстояние между атомами строго выдержаны, и как бы между атомами расположены "пружины", которые давят на атомы с одинаковым усилием. Вес тела нулевой.

В свободно лежащем теле на Земле, "пружины" давят на атомы не с одинаковым усилием, хотя расстояния между атомам в горизонтальной и вертикальной плоскостях одинаковые. За счёт притяжения положительно заряженных кварков к отрицательно заряженной поверхности Земли, кварки нарушают соосность расположения их в атоме, что и создаёт силу веса тела на опору.

Поскольку сила тяжести равная нулю образуется при ускорении падения g=9,8 м/c\2, то через секунду скорость падения V=g.t=9,8.1=9,8 м/c. В космических кораблях такая скорость падения поддерживается постоянно, а все тела невесомые.

Тогда угловая скорость вращения вала, при которой вес вала становится равный нулю, определиться: w=V/R, рад/c, при радиусе вала R=0,01 м, w=9,8/0,01=
980 рад/с, а частота вращения вала в минуту N=30.w/3,14=9373 рад/мин.

Гипотеза: "Угловая скорость смещения u-кварк, d-кварк, глюонов и электронов (w/1) в ядре атома происходит до угловой скорости вращения вала (w), то есть w/1 меньше 980 рад/с. Если w/1 больше 980 рад/с, то вращающийся вал с нагрузкой на него становятся как бы невесомые, так как положительно заряженные частицы кварков не успевают перестроиться в направлении к центру Земли, тем более, что тела в основном построены из разных атомов".

Гипотеза: "Коэффициент гравитационной постоянной G в законе Ньютона не является постоянной величиной. При вращении тела, ось которого перпендикулярна другому телу, коэффициент G уменьшается в пределах угловой скорости вращения w/1 до 980 рад/с, а при w/1 больше 980 рад/с становится равным нулю (G=0), то есть сила тяжести равна нулю (mg=0).

Известно, что у поверхности Земли ускорение свободного падения равно
g=9,8 м/c2, при удалении от поверхности g уменьшается, а пространство-время (pv) искажается в сторону увеличения. Ньютон считал, что пространство и время есть констант, а согласно теории относительности любой объект вокруг себя искривляет пространство-время, то есть пространство и время не постоянные величины и зависят от величины ускорения свободного падения g и определяются по формуле:

Где:
G - коэффициент гравитационной постоянной, G=6,7.10\-11, Н.м\2/кг\2,

Pv=9,8/6,7.10\-11=1,46.10\11, кг/м\2,

Тогда формула силы гравитационного притяжения примет вид:

F=m.M/r\2.pv=7,35.10\22.6.10\24:(3,844.10\8)\2.1,46.10\11=
2,04.10\19, кг.

Парадокс. Если груз, лежащий на горизонтальной поверхности, перемещается от веса гири 1 кг, а по Ньютону от 1Н=9,8 кг.м/с\2, но,тогда спрашивается, где 9,8 кг, где м, где с\2? Когда мы знаем, что груз перемещался от 1 кг.

Гипотеза: "При свободном падении тела на каждом километре падения пространство-время замедляется, сила гравитационного притяжения увеличивается в зависимости от величины ускорения свободного падения".

Подвесим тело на нитке. Вытягиваясь, нитка начнёт вращать тело до тех пор пока не остановится. Усилие, затраченное на раскручивание нитки, затрачивается на пересечение положительно и отрицательно заряженных частиц кварков и электронов магнитных силовых линий Земли в горизонтальной плоскости, но на смещение соосности в атомах усилие раскручивания нитки не оказывает никакого влияния.

Автомобиль движется по дороге. Вес автомобиля распределяется на четыре колеса. Автомобиль разгоняется до скорости порядка 900 км/час, при этом угловая скорость вращения колёс будет порядка 1000 рад/с, тогда нагрузка от веса автомобиля, передаваемая через колёса на Землю, будет нулевая, но за счёт аэродинамических свойств автомобиль будет прижат к Земле, но может и взлететь, оказавшись в невесомости.

Так случилось в Крыму на трассе Джанкой - Симферополь. Гонщик на спортивной машине разогнался так, что на небольшом повороте взлетел, поднявшись на пять метров от Земли. Спортивный автомобиль срубил, словно подрезал, верхушки деревьев на расстоянии 50 - 60 метров. Испугавшись, гонщик затормозил, колёса перестали вращаться, двигатель заглох и автомобиль резко стал падать вниз срезов несколько деревьев почти под корень. Сотрудники ГАИ долго "ломали себе головы", почему несколько секунд автомобиль летел горизонтально, а не по параболе, но ни к чему не пришли.

Во всех вращающихся механизмах при изготовлении деталей изначально заложено эксцентричное смещение оси вола относительно центра окружности, что вызывает их вибрацию, поэтому износ подшипников происходит по всей поверхности диаметра обоймы подшипника, а не снизу, куда приложена сила тяжести вала. При этом усилие от вибрации превосходит вес самого вала.

В токарных станках кулачковые механизмы, зажимающие валы при обработке, сами имеют эксцентричное смещение, иначе их невозможно изготовить, поэтому и детали, изготовленные на этих станках, имеют эксцентричное смещение. Электродвигатели в основном выпускаются с частотой вращения порядка от 900 до 3500 оборотов в минуту, но вращающиеся механизмы не работают на таких частотах вращения из-за вибрации, поэтому применяют редукторы, уменьшающие частоту вращения рабочего органа.

И ещё интересный момент. На фото 6 представлена кладка камней стены древнего сооружения. Блоки идеально подогнаны друг к другу, так что человеческий волос невозможно просунуть между блоками. Спрашивается: древним строителям делать было нечего как шлифовать и подгонять блоки друг к другу? Естественно, они были не дураки и использовали бы материалы, подобно нашим кирпичам. Проще и во много раз быстрее. Но древние строители знали секрет, они могли каменные блоки превращать в текущую массу, которая подобно жидкой смоле стекала, приобретая причудливую форму, отшлифованную в атомной чистоте обработки.

Латышский иммигрант Эдуард Лидскалнин каким-то образом в одиночку построил замок из многотонных валунов. Он перемещал камни весом 30 тонн. При жизни он свой секрет не открыл, но сказал: "Я открыл секрет строения пирамид".

В одной из телевизионной передачи Игоря Прокопенко приводилась фотография старинного рисунка на камне. Художник изобразил огромный стотонный блок. Сбоку стояли священнослужители с длинными трубами и дудели в них. Естественно, что художник это изобразил с натуры, а не фантазировал. Можно считать, что древний художник оставил нашему поколению подсказку.

Священнослужители дудели в трубы, создавая определённый звук, а звук - это волны, которые резонировали с волнами кварков атомов. В результате кварки приходили в движения, происходила их раз балансировка, и сила веса блока становилась равной нулю. Два раба подхватывали ничего не весивший блок, и в сопровождении священнослужителей заносили его на верх, устанавливая в нужном месте. Священнослужители меняли программу звукового исполнения, происходило размягчение блока, и он приобретал нужную форму, так что между блоками невозможно просунуть лезвие бритвы.
[email protected]

Рецензии

Впечатляет глубина проникновения в микромир, на порядки превышающая возможности туннельного микроскопа.Вы поднимаете вопросы, которые, казалось бы,уже разрешены, но на самом деле физический смысл их далеко не прост, поэтому, ни в коей мере не претендуя на истину в последней инстанции, коснусь этих проблем, как я их понимаю.
3.возникает вопрос, куда расходовалась сила затраченная на поворот тела перед падением. На трение, на преодоление магнитных свойств Земли, но так ли это на самом деле? - Сила затрачивается на работу по преодолению силы тяжести, приложенной к телу, а также на изменение точек приложения высвобожденной инерциальной силы инертной массы самого тела.
4. Но куда делся вес вала?
Допустим, вал неподвижен.
Сила тяжести уравновешена реакцией опор. Сила тяжести на поверхности Земли - равнодействующая силы притяжения и осестремительной силы. Сила притяжения(втягивания) - взаимодействие совместного вакуумного потенциала Земли на какой-либо уровенной(геодезической) поверхности Земли с телом, находящимся на этой поверхности. Нижерасположенная уровенная поверхность имеет более высокую "плотность" вакуумного потенциала в сравнении с вышерасположенной. Нижний потенциал втягивает верхний безотносительно от того, стоит ли на верхней поверхности вал.Но там поставили вал на опорах, чтобы имел возможность вращаться. Каждая элементарная частица вала имеет собственную "монопольку" вакуумного потенциала, ориентированную по вертикали втягивания, т.е. по радиусу Земли. Как и всякое "порядочное" поле, монополька каждой частицы складывается с гравитационным полем Земли. Инертная масса этой частицы в ЭТОМ направлении не удерживаемая своей монополькой, устремляется следом за ней (или её частью). В других направлениях инертная масса этой частицы уравновешена. Итак, каждая инертная масса каждой частицы, каждого колечка вала, на всей его длине находится под воздействием втягивающего потенциала Земли, пропорционального массе частицы, и соответствующей ей высвобожденной инерциальной силы своей инертной массы.
Вал начинает вращаться.
Инертная масса нижней полусферы вала начинает подниматься выше уровенной поверхности(геодезической), увлекая за собой свою монопольку, приложенную к вакуумному потенциалу Земли на этой поверхности. Но это табу похлеще того, что два электрона не могут находиться в одном месте в одинаковом состоянии. Поэтому вакуумный потенциал поверхности, намертво удерживаемый нижними слоями вакуумного потенциала Земли, попросту сдергивает, сдирает с боков вращающегося вала эти монопольки, отправляя их на своё место внизу вала. Однако, они уже будут лишними на этой геодезической. Возникшее переполнение монопольками, вакуумный потенциал Земли вбирает в себя. Низ вала со следующими монопольками начинает подниматься, а на их место, мгновенно, из глубины вала, из опор поступают следующие порции из совместного вакуумного потенциала вала с целью удержания выскользающей из вала инертной массы частиц, находящихся под воздействием своей высвобожденной инерциальной силы. Процесс сдёргивания и пополнения повторяется многократно. К тому же вращение вала добавляет к этой силе ещё и центробежные силы. Дальнейшее вращение вала соответствующей частоты приводит к тому, что вакуумный потенциал частиц перетекает в Землю. А по всем радиусам вала его инертная масса, оставшаяся без удерживающих связей, в том числе, и межатомных, и межмолекулярных - "выстреливает" во все 360 градусов сначала своей инертностью - вал теряет вес, а потом уже и самой инертной массой, разрушая вал.
Это тот же гироскоп, только протяжённый, имеющий множество концентрических окружностей, по радиусам которых стремится вылететь его инертная масса, получившая невесомость.
Под воздействием своих высвобожденных инерциальных сил инертной массы(которые пока никто не признаёт), возможно, и взлетала когда-то "летающая тарелка" третьего рейха. С уважением.

Ежедневная аудитория портала Проза.ру - порядка 100 тысяч посетителей, которые в общей сумме просматривают более полумиллиона страниц по данным счетчика посещаемости, который расположен справа от этого текста. В каждой графе указано по две цифры: количество просмотров и количество посетителей.

Нейтронная звезда — очень быстро вращающееся тело, оставшееся после взрыва . При диаметре 20 километров это тело имеет массу сравнимую с солнечной, один грамм нейтронной звезды весил бы в земных условиях более 500 миллионов тонн! Такая огромная плотность возникает от вдавливания электронов в ядра, от чего они объединяются с протонами и образуют нейтроны. По сути, нейтронные звезды по свойствам, включая плотность и состав, очень похожи на атомные ядра.Но есть существенная разница: в ядрах нуклоны притягивает сильное взаимодействие, а в звездах – сила

Что из себя представляет

Для того, чтобы понять, что же из себя представляют эти загадочные объекты мы настоятельно рекомендуем обратиться к выступлениям Сергея Борисовича ПоповаСергей Борисович Попов Астрофизик и популяризатор науки, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга. Лауреат фонда «Династия» (2015). Лауреат государственной премии «За верность науке» как лучший популяризатор 2015 года

Состав нейтронных звёзд

Состав этих объектов (по понятным причинам) изучен пока только в теории и математических расчетах. Однако, известно уже многое. Как и следует из названия, состоят они преимущественно из плотно упакованных нейтронов.

Атмосфера нейтронной звезды имеет толщину всего несколько сантиметров, но в ней сосредоточено все её тепловое излучение. За атмосферой находится кора, состоящая из плотно упакованных ионов и электронов. В середине находится ядро, состоящее из нейтронов. Ближе к центру достигается максимальная плотность вещества, которая в 15 раз больше ядерной. Нейтронные звезды — самые плотные объекты во вселенной. Если попытаться и далее увеличивать плотность вещества произойдет коллапс в черную дыру, или образуется кварковая звезда.

Сейчас эти объекты изучают путем вычисления сложных математических моделей на суперкомпьютерах.

Магнитное поле

Нейтронные звёзды имеют скорости вращения до 1000 оборотов в секунду. При этом электропроводящие плазма и ядерное вещество вырабатывают магнитные поля гигантских величин.

Для примера — магнитное поле Земли -1 гаусс, нейтронной звезды — 10 000 000 000 000 гаусс. Самое сильное поле, созданное человеком, будет в миллиарды раз слабее.

Типы нейтронных звезд

Пульсары

Это обобщающее название для всех нейтронных звезд. Пульсары имеют четко определенный период вращения, который не меняется очень долгое время. Благодаря этому свойству их прозвали «маяками вселенной»

Частицы узким потоком на очень высоких скоростях вылетают через полюса, становясь источником радиоизлучения. Из-за несовпадения осей вращения, направление потока постоянно меняется, создавая эффект маяка. И, как у каждого маяка, у пульсаров своя частота сигнала, по которой его можно идентифицировать.

Практически все обнаруженные нейтронные звёзды существуют в двойных рентгеновских системах или в качестве одиночных пульсаров.

Магнетары

При рождении очень быстро крутящейся нейтронной звезды, общие вращение и конвекция создают громадное магнитное поле. Это происходит за счёт процесса «активного динамо». Это поле превышает величины полей обычных пульсаров в десятки тысяч раз. Действие динамо заканчивается через 10 – 20 секунд, и происходит охлаждение атмосферы звезды, но магнитное поле успевает возникнуть заново за этот срок. Оно неустойчиво, и быстрая смена его структуры порождает выброс гигантского количества энергии. Получается, что магнитное поле звезды разрывает её саму. Кандидатов на роль магнетаров в нашей галактике насчитывается около десятка. Появление его возможно из звезды, превосходящей минимум в 8 раз массу нашего Солнца. Размеры же их порядка 15 км в диаметре, при массе около одной солнечной. Но достаточного подтверждения существования магнетаров пока не получено.

Рентгеновские пульсары.

Они считаются другой фазой жизни магнетара и излучают исключительно в рентгеновском диапазоне. Излучение возникает в результате взрывов, имеющих определённый период.

Некоторые нейтронные звёзды появляются в двойных системах или же приобретают компаньона, захватив его в свое гравитационное поле. Такой компаньон будет отдавать своё вещество агрессивной соседке. Если компаньон нейтронной звезды по массе не меньше Солнца, то возможны интересные явления – барстеры. Это рентгеновские вспышки, продолжительностью в секунды или минуты. Но они способны усилить светимость звезды до 100 тыс. солнечных. Перенесённые с компаньона водород и гелий наслаиваются на поверхности барстера. Когда слой становится очень плотным и горячим, запускается термоядерная реакция. Мощность такого взрыва невероятна: на каждом квадратном сантиметре звезды выделяется мощь, эквивалентная взрыву всего земного ядерного потенциала.

При наличии компаньона-гиганта, вещество теряется им в виде звёздного ветра, а нейтронная звезда втягивает его своей гравитацией. Частицы летят по силовым линиям по направлению к магнитным полюсам. При несовпадении магнитной оси и оси вращения, яркость звезды будет переменной. Получается рентгеновский пульсар.

Миллисекундные пульсары.

Они тоже связаны с двойными системами и обладают самыми короткими периодами (меньше 30 миллисекунд). Вопреки ожиданиям, они оказываются не самыми молодыми, а достаточно старыми. Старая и медленная нейтронная звезда поглощает материю компаньона-гиганта. Падая на поверхность захватчика, материя придаёт ей вращательную энергию, и вращение звезды усиливается. Постепенно компаньон превратится в , потеряв в массе.

Экзопланеты у нейтронных звезд

Очень легко отыскалась планетная система у пульсара PSR 1257+12, удалённого от Солнца на 1000 световых лет. Рядом со звездой три планеты, имеющие массы 0,2, 4,3 и 3,6 масс Земли с периодами обращений в 25, 67 и 98 суток. Позже нашлась ещё одна планета с массой Сатурна и периодом обращения 170 лет. Также известен пульсар с планетой немного массивнее Юпитера.

На самом деле парадоксально, что возле пульсара существуют планеты. Нейтронная звезда рождается в результате взрыва сверхновой, и та теряет основную часть своей массы. Оставшаяся часть уже не обладает достаточной гравитацией для удержания спутников. Вероятно, найденные планеты образовались уже после катаклизма.

Исследования

Число известных нейтронных звёзд около 1200. Из них 1000 считаются радиопульсарами, а остальные определены как рентгеновские источники. Изучать эти объекты невозможно, послав к ним какой-либо аппарат. В кораблях «Пионер» были отправлены послания разумным существам. И местоположение нашей Солнечной системы указано именно с ориентацией на ближайшие к Земле пульсары. От Солнца линиями показаны направления на эти пульсары и расстояния до них. А прерывистость линии обозначает период их обращения.

Ближайший к нам нейтронный сосед расположен в 450 световых годах. Это двойная система – нейтронная звезда и белый карлик, период её пульсации 5,75 миллисекунды.

Вряд ли возможно оказаться рядом с нейтронной звездой и остаться в живых. Можно только фантазировать на эту тему. Да и как представить выходящие за границы разума величины температуры, магнитного поля и давления? Но пульсары ещё помогут нам в освоении межзвёздного пространства. Любое, даже самое дальнее галактическое путешествие, окажется не гибельным, если будут работать стабильные маяки, видимые во всех уголках Вселенной.

З вёзды, у которых масса в 1,5-3 раза больше, чем у Солнца не смогут в конце жизни остановить своё сжатие на стадии белого карлика. Мощные силы гравитации сожмут их до такой плотности, при которой произойдёт "нейтрализация" вещества: взаимодействие электронов с протонами привёдёт к тому, что почти вся масса звезды будет заключена в нейтронах. Образуется нейтронная звезда . Наиболее массивные звёзды могут обраться в нейтронные , после того как они взорвутся как сверхновые.

Концепция нейтронных звёзд не нова : первое предположение о возможности их существования было сделано талантливыми астрономами Фрицем Цвикки и Вальтером Баарде из Калифорнии в 1934г. (несколько раньше в 1932г. возможность существования нейтронных звёзд была предсказана известным советским учёным Л. Д. Ландау.) В конце 30-х годов она стала предметом исследований других американских учёных Оппенгеймера и Волкова. Интерес этих физиков к данной проблеме был вызван стремлением определить конечную стадию эволюции массивной сжи- мающейся звезды. Так как роль и значение сверхновых вскрылись примерно в то же время, было высказано предположение, что нейтронная звезда может оказаться остатком взрыва сверхновой. К несчастью, с началом второй мировой войны внимание учёных переключилось на военные нужды и детальное изучение этих новых и в высшей степени загадочных объектов было приостановлено. Затем, в 50-х годах, изучение нейтронных звёзд возобновили чисто теоретически с целью установить, имеют ли они отношение к проблеме рождения химических элементов в центральных областях звёзд. Нейтронные звёзды остаются единственным астрофизическим объектом, существование и свойства которых были предсказаны задолго до их открытия.

В начале 60-х годов открытие космических источников рентгеновского излучения весьма обнадёжило тех, кто рассматривал нейтронные звёзды как возможные источники небесного рентгеновского излучения. К концу 1967г. был обнаружен новый класс небесных объектов - пульсары, что привело учёных в замешательство. Это открытие явилось наиболее важным событием в изучении нейтронных звёзд, так как оно вновь подняло вопрос о происхождении космического рентгеновского излучения. Говоря о нейтронных звёздах, следует учитывать, что их физические характеристики установлены теоретически и весьма гипотетичны, так как физические условия, существующие в этих телах, не могут быть воспроизведены в лабораторных экспериментах. Решающее значение на свойства нейтронных звёзд оказывают гравитационные силы. По различным оценкам, диаметры нейтронных звёзд составляют 10-200 км. И этот незначительный по космическим понятиям объём "набит" таким количеством вещества, которое может составить небесное тело, подобное Солнцу, диаметром около 1,5 млн. км, а по массе почти в треть миллиона раз тяжелее Земли! Естественное следствие такой концентрации вещества - невероятно высокая плотность нейтронной звезды. Фактически она оказывается настолько плотной, что может быть даже твёрдой. Сила тяжести нейтронной звезды столь велика, что человек весил бы там около миллиона тонн . Расчёты показывают, что нейтронные звёзды сильно намагничены . Согласно оценкам, магнитное поле нейтронной звезды может достигать 1млн. млн. гаусс, тогда как на Земле оно составляет 1 гаусс. Радиус нейтронной звезды принимается порядка 15 км, а масса - около 0,6 - 0,7 массы Солнца. Наружный слой представляет собой магнитосферу, состоящую из разрежённой электронной и ядерной плазмы, которая пронизана мощным магнитным полем звезды. Именно здесь зарождаются радиосигналы, которые являются отличительным признаком пульсаров. Сверхбыстрые заряженные частицы, двигаясь по спиралям вдоль магнитных силовых линий, дают начало разного рода излучениям. В одних случаях возникает излучение в радиодиапазоне электромагнитного спектра, в иных - излучение на высоких частотах. Почти сразу же под магнитосферой плотность вещества достигает 1 т/см 3 , что в 100 000 раз больше плотности железа.

Следующий за наружным слой имеет характеристики металла . Этот слой "сверхтвёрдого" вещества, находящегося в кристаллической форме. Кристаллы состоят из ядер атомов с атомной массой 26 - 39 и 58 - 133. Эти кристаллы чрезвычайно малы: чтобы покрыть расстояние в 1 см, нужно выстроить в одну линию около 10 млрд. кристалликов. Плотность в этом слое более чем в 1 млн. раз выше, чем в наружном, или иначе, в 400 млрд. раз превышает плотность железа. Двигаясь дальше к центру звезды, мы пересекаем третий слой. Он включает в себя область тяжёлых ядер типа кадмия, но также богат нейтронами и электронами. Плотность третьего слоя в 1 000 раз больше, чем предыдущего. Глубже проникая в нейтронную звезду, мы достигаем четвёртого слоя, плотность при этом возрастает незначительно - примерно в пять раз. Тем не менее при такой плотности ядра уже не могут поддерживать свою физическую целостность : они распадаются на нейтроны, протоны и электроны. Большая часть вещества пребывает в виде нейтронов. На каждый электрон и протон приходится по 8 нейтронов. Этот слой, по существу, можно рассматривать как нейтронную жидкость, "загрязнённую" электронами и протонами. Ниже этого слоя находится ядро нейтронной звезды. Здесь плотность примерно в 1,5 раза больше, чем в вышележащем слое. И тем не менее даже такое небольшое увеличение плотности приводит к тому, что частицы в ядре движутся много быстрее, чем в любом другом слое. Кинетическая энергия движения нейтронов, смешанных с небольшим количеством протонов и электронов, столь велика, что постоянно происходят неупругие столкновения частиц. В процессах столкновения рождаются все известные в ядерной физике частицы и резонансы , которых насчитывается более тысячи. По всей вероятности, присутствует большое число ещё не известных нам частиц. Температуры нейтронных звёзд сравнительно высоки. Этого и следует ожидать, если учесть, как они возникают. За первые 10 - 100 тыс. лет существования звезды температура ядра уменьшается до нескольких сотен миллионов градусов. Затем наступает новая фаза, когда температура ядра звезды медленно уменьшается вследствие испускания электромагнитного излучения.

Таков наш мысленный эксперимент. Мы искусственно добавляли вещество на белый карлик, но не следует считать такое предположение совсем уж неправдоподобным. Как известно, белые карлики образуются внутри красных гигантов. Они состоят из вещества, для которого термоядерное горение водорода, а вероятно, и гелия, позади. На поверхности же еще происходит превращение водорода в гелий. Во внешних слоях непрогоревшего вещества идет термоядерная реакция с водородом, а возможно, и с гелием, и масса белого карлика ядра красного гиганта - возрастает. Как и в нашем мысленном эксперименте, белый карлик накапливает все больше и больше вещества (). Что же произойдет, когда его масса превысит 1,4 солнечных, предел Чандрасекара, когда начнется гравитационный коллапс: он сколлапсирует и превратится из белого карлика в нейтронную звезду?

Некоторые ученые считают, что до возникновения нейтронной звезды дело здесь не доходит, поскольку прежде, чем это случится, происходит углеродный взрыв. Об этом известно пока что очень мало. Пусть белый карлик, являющийся центральным ядром красного гиганта, состоит в основном из углерода. Полагают, что еще до начала гравитационного коллапса углерод вступает в термоядерную реакцию и взрыв разносит звезду вдребезги - нейтронная звезда не образуется. У таких сверхновых в облаке останков мы не обнаруживаем нейтронной звезды: оттуда не исходят сигналы пульсаров. И действительно, пульсары не обнаружены ни на месте Сверхновой Тихо Браге, ни на месте Сверхновой Кеплера, хотя обе туманности моложе Крабовидной. Орбитальная Эйнштейновская обсерватория обнаружила в созвездии Кассиопеи останки Сверхновой, которая триста лет оставалась незамеченной, скрытая от земных наблюдателей облаком звездной пыли. По-видимому, здесь нейтронная звезда также отсутствует. Не произошло ли здесь полного разрушения звезды в результате углеродного взрыва?

Все ли менее массивные звезды заканчивают свое существование углеродным взрывом? Сегодня это никому точно не известно. Не исключено также, что после начала термоядерной реакции углерод горит относительно спокойно, без взрыва. Тогда белый карлик в центре красного гиганта набирает массу, и, как в нашем мысленном эксперименте, коллапсирует в нейтронную звезду. Высвобождающаяся энергия, как и при «железной катастрофе», излучается в пространство, преподнося нам величественное зрелище взрыва сверхновой. Возможно, именно это произошло в случае взрыва Сверхновой 1054 года, когда возникла Крабовидная туманность. История здесь могла быть такой.

Жила-была звезда с массой, равной пяти солнечным. В своих глубинах она сжигала водород, а когда ядерное горючее кончилось, звезда превратилась в красный гигант. В центре звезды началось горение гелия, а когда гелий выгорел, образовалось углеродное ядро. Центральная часть звезды стала представлять собой углеродное ядро, окруженное гелиевой оболочкой, и плотность вещества была здесь так же велика, как в белом карлике. На поверхности гелиевой оболочки продолжалось превращение водорода в гелий, а на границе между гелием и углеродом гелий превращался в углерод. Масса этого ядра, которое представляет собой по сути белый карлик, все время возрастала, и когда она в 1054 году достигла 1,4 солнечных масс, произошел гравитационный коллапс, который не смогло предотвратить и горение углерода. При этом высвободилось огромное количество энергии, которое разметало в пространство внешнюю оболочку звезды. Сегодня мы видим ее как Крабовидную туманность. Белый же карлик меньше чем за минуту превратился в нейтронную звезду, которая до наших дней посылает радиосигналы, принимаемые нами от пульсара в Крабовидной туманности.

Какой же из трех вариантов в действительности отвечает взрывам сверхновых? «Железная катастрофа», когда образовавшееся внутри звезды железное ядро обрушивается под действием гравитационных сил? Белый карлик, который, как раковая опухоль, пожирает вещество звезды, пока масса его не достигнет критического значения, при котором происходит коллапс? Или же углеродный взрыв, разносящий звезду вдребезги еще до того, как белый карлик успеет превратиться в нейтронную звезду?

В других галактиках наблюдается два типа сверхновых.

Они различаются интенсивностью световой вспышки. Вероятно, взрыв сверхновой может отвечать любому из перечисленных выше механизмов. У массивных звезд образуется железное ядро, звезды с массой от 10 до 1,4 солнечной погибают после образования в их центре белых карликов-то ли в результате углеродного взрыва, то ли из-за возникновения нейтронной звезды.

Только звезды с массой меньше 1,4 солнечной, а также те, которые вовремя успевают избавиться от лишней массы путем образования планетарных туманностей или за счет звездного ветра, тихо заканчивают свое существование. Они превращаются в белые карлики, в которых уже не происходит никаких ядерных реакций и которые находятся в устойчивом равновесии.

У нейтронных звезд есть свои проблемы с равновесием. Проведем еще один мысленный эксперимент. Рассмотрим пульсар в Крабовидной туманности, который, по всей вероятности, представляет собой нейтронную звезду с массой, равной солнечной. Представим себе, что в своем космическом эксперименте мы можем увеличить массу нейтронной звезды, понемногу добавляя нейтронное вещество на ее поверхность. И снова оказывается, что с увеличением массы радиус звезды уменьшается: признак того, что сила тяжести все больше берет верх над давлением. Когда растущая масса нейтронной звезды достигнет примерно двух солнечных, произойдет гравитационный коллапс, длящийся доли секунды. Может ли что-то остановить его? Может ли материя перейти в какую-то новую форму вещества, в которой давление, нарастая, будет противостоять силе тяжести, как это было в случае белых карликов, где после превращения вещества звезды в нейтронную материю вновь смогло установиться равновесие? Физики сегодня склонны считать, что ничто не может остановить гравитационный коллапс нейтронной звезды.

Сила тяжести возрастает, и скоро давление перестает играть сколько-нибудь существенную роль: нейтронная звезда сокращается до ничтожно малых размеров. В окрестности компактного объекта с огромной массой гравитация чрезвычайно сильна; то, что здесь происходит, описывается в рамках общей теории относительности Альберта Эйнштейна. В частности, общая теория относительности утверждает, что гравитация влияет на распространение света. Гравитационное поле Солнца действует на лучи звезд, доходящие до земного наблюдателя, подобно линзе (рис. 11.2). Расстояние между звездами, оказавшимися по разные стороны солнечного диска, кажется чуть-чуть увеличенным. Этот эффект чрезвычайно мал; он находится почти на пределе доступной нам точности измерений. Однако его удается наблюдать во время полного солнечного затмения, когда Луна закрывает собой солнечный диск, и звезды появляются на небе днем. В те несколько минут, которые длится это небесное представление, можно измерить искривление световых лучей, проходящих вблизи Солнца. Оказалось, что это искривление соответствует предсказаниям общей теории относительности.

Рис. 11.2. Отклонение световых лучей вблизи Солнца. Две удаленные неподвижные звезды посылают свет во всех направлениях. Их лучи А и В, проходящие вблизи Солнца, показаны сплошными линиями. В гравитационном поле Солнца лучи искривляются. Наблюдателю, находящемуся на Земле, свет видится приходящим по направлениям, показанным штриховыми линиями: ему кажется, что звезды отстоят дальше одна от другой, чем в тот период, когда они наблюдаются на небе вдали от Солнца. Солнце, таким образом, действует на лучи подобно линзе, которая перемещается в течение года по небу и «увеличивает» находящийся в ее окрестности участок неба (тот, конечно, который не закрыт самим солнечным диском). Этот эффект очень мал и может быть измерен только во время полного солнечного затмения.

Эффект искривления световых лучей в поле силы тяжести играет очень важную роль, когда вещество нашей нейтронной звезды, ничем более не удерживаемое, обрушивается к ее центру. Попытаемся представить себе этот процесс в замедленном виде. Сначала нейтронная звезда находится еще в равновесии. На ее поверхности искривление световых лучей становится уже заметным, так как сила тяжести здесь очень велика. Исходящий с поверхности луч света движется по искривленной траектории, пока не уходит от поверхности на достаточно большое расстояние, где гравитация не так сильна, и дальше уходит по прямой (рис. 11.3, а).

Рис. 11.3. Отклонение света вблизи коллапсирующей нейтронной звезды. Вблизи поверхности звезды траектория светового луча искривляется (а). Чем меньше радиус звезды, тем сильнее искривление (б), так что свет может делать несколько витков вокруг звезды (в), прежде чем уйти в пространство. Радиус звезды стал меньше радиуса Шварцшильда (г). Световой луч, идущий от поверхности, искривляется так сильно, что возвращается обратно к звезде. На рисунке (г) масштаб увеличен по отношению к (в) примерно вдвое (слева), и для наглядности на правом рисунке он увеличен еще в несколько раз. Штриховой линией показан радиус Шварцшильда.

Когда же масса нейтронной звезды увеличивается и начинается коллапс, гравитационное поле у поверхности еще более возрастает. Искривление световых лучей становится столь сильным, что луч света, отклоняемый в «горизонтальном» направлении, несколько раз огибает звезду, прежде чем уйти в пространство (). Свету все труднее преодолеть притяжение звезды, и когда в ходе коллапса звезда, которая, будем считать, имеет теперь массу, равную трем солнечным, достигнет радиуса 8,85 километра, свет уже не сможет уйти от нее в пространство. Уходящий от поверхности световой луч искривляется в поле силы тяжести так сильно, что возвращается обратно на поверхность (). Кванты света-фотоны-излучаемые телом, возвращаются обратно, как брошенные вверх на Земле камни. Никакое излучение не прорывается во внешний мир, чтобы донести весть о печальной судьбе нашей звезды. Подобный объект получил название черной дыры.

Как мы видели, тело, подвергающееся достаточно значительному сжатию, через какое-то время перестает отпускать от себя световые лучи. Радиус, при котором это начинает происходить, впервые рассчитал Карл Шварцшильд. По всей видимости, его можно считать величайшим астрофизиком первой половины двадцатого столетия. Ему принадлежат основополагающие вклады во многие разделы астрофизики. После того как Эйнштейн сформулировал свои уравнения общей теории относительности, Карл Шварцшильд незадолго до своей смерти получил для них первые точные решения, описывающие, в частности, и свойства черных дыр. Шварцшильд был директором обсерваторий в Гёттингене и Потсдаме; в 1916 г. в возрасте 43 лет он умер от болезни, полученной им на фронтах первой мировой войны. Его прах покоится на центральном кладбище в Гёттингене.

Радиус, до которого необходимо сжать тело, чтобы свет от него не мог уходить в пространство, называют радиусом Шварцшильда. Для Солнца он составляет около трех километров. Если сжать Солнце до этого или меньшего радиуса, то его свет не будет выходить наружу. Вообще говоря, радиус Шварцшильда может быть рассчитан для любого тела. Чем меньше масса тела, тем меньше и радиус Шварцшильда. Для того количества вещества, из которого состоит человек, радиус Шварцшильда настолько мал, что если его выразить в сантиметрах, получится ноль целых и еще двадцать один ноль после запятой, и только дальше появятся цифры, отличные от нуля. Если сжать массу, равную массе человека, до столь малого радиуса, то во внешнее пространство от нее не будет уходить свет.

Превратившись в черную дыру, небесное тело не исчезает из Вселенной. Оно дает о себе знать внешнему миру благодаря своей гравитации. Черная дыра поглощает световые лучи, проходящие вблизи нее, и отклоняет лучи, идущие от нее на более значительном расстоянии. Черная дыра может вступать в гравитационное взаимодействие с другими телами: она может удерживать около себя планеты или образовывать с другой звездой двойную систему.

Но пока что это все был наш мысленный эксперимент. Существуют ли черные дыры в действительности? Довольно трудно представить себе, чтобы на нейтронную звезду поступало столь большое количество вещества, что ее масса увеличилась до того предела, за которым наступает гравитационный коллапс. У рентгеновских двойных звезд, например, поток вещества, поступающего к нейтронной звезде, настолько мал, что за все время жизни звезды, отдающей свою массу, масса нейтронной звезды увеличивается совсем ненамного. Но что мы знаем о возникновении нейтронных звезд? Всего лишь то, что пульсар в Крабовидной туманности образовался после взрыва Сверхновой. А что мы знаем о взрывах сверхновых? Не может ли случиться, что иногда после разлета внешней оболочки остается еще масса, достаточная не только для образования нейтронной звезды, но и для дальнейшего коллапса ее в черную дыру? Относительно некоторых рентгеновских двойных имеется сильное подозрение, что компактным объектом, от которого исходит рентгеновское излучение, является не нейтронная звезда, а черная дыра. Вещество, которое идет от звезды-спутника, может еще до того, как станет невидимым в недрах черной дыры, разогреться до такой степени, что начнет испускать рентгеновское излучение. По движению видимой звезды, определенному с помощью эффекта Доплера (см. ), можно рассчитать массу рентгеновского источника (см. ). Считают, что у рентгеновского источника Лебедь Х-1 масса компактного объекта превышает три солнечных массы. Этот компактный объект уже не может быть нейтронной звездой; не является ли он черной дырой? Впрочем, методы определения массы не слишком точны. Поэтому до сих пор существование черных дыр не является безусловно доказанным.

Пока черные дыры встречаются в научной литературе, да и в широкой печати, гораздо чаще, чем в природе. Сегодня модно привлекать черные дыры для объяснения тех явлений, которым не удается найти другого истолкования черные дыры делают ответственными за все не понятые до сих пор космические явления. В книжном магазине в Лондоне я увидел книгу «Black Holes», помещенную в разделе книг по оккультизму. Английский книгопродавец, по-видимому, хорошо прочувствовал ситуацию, сложившуюся в современной астрофизике.

Скорее всего, свою жизнь звезда заканчивает как добропорядочный остывающий белый карлик или же как нейтронная звезда, которая первое время посылает радиоимпульсы, а также если к ней откуда-то поступает вещество, наблюдается как рентгеновский источник.

Если же к концу существования звезды у нее остается значительная масса, слишком большая, чтобы образовался устойчивый белый карлик, и слишком большая, чтобы нейтронная звезда могла пребывать в равновесии, то ее останки коллапсируют в черную дыру.

23 февраля 1987 года в Большом Магеллановом Облаке произошла вспышка Сверхновой. Хотя она и не принадлежит к Млечному Пути, но находится от него на расстоянии «всего» 120000 световых лет. Эта звезда есть на сделанных прежде снимках звезного неба; она взорвалась еще до того, как на Земле появились неандертальцы. Когда готовилось это издание, было еще не ясно, осталась ли на месте взрыва нейтронная звезда, от которой в будущем могут быть приняты сигналы пульсара, или же ядро Сверхновой сколлапсировало в черную дыру.

Умирающие звезды превращаются в компактные объекты, в которых вещество связано навечно. Однако прежде они выбрасывают часть своей массы в пространство - это то вещество, которое может послужить для образования новых звезд. И то вещество, из которого состоят наши собственные тела, по меньшей мере однажды кипело в недрах какой-нибудь звезды. Но почти всегда после звезды остается компактный объект, и в конце концов вся материя во Вселенной будет сосредоточена в остывающих белых карликах, нейтронных звездах и черных дырах, вокруг которых обращаются безрадостные холодные планеты. Похоже, что Вселенную ожидает довольно-таки унылое будущее.

Примечания:

Здесь и всюду в этой книге, если не оговорено, мы пользуемся абсолютной шкалой температур, нуль которой соответствует -273° Цельсия. Для перехода от абсолютной температуры к температуре по шкале Цельсия нужно отнять 273 градуса. Температура поверхности Солнца по Цельсию равна, таким образом, 5530°

Мечтать о взрыве сверхновой где-нибудь поблизости не очень разумно. Согласно Мелвину Рудерману из Колумбийского университета в Нью-Йорке, человечеству придется плохо, если взрыв сверхновой произойдет на расстоянии ближе 30 световых лет от нас. Космические лучи высокой энергии разрушат озонный щит в нашей атмосфере, ультрафиолетовое излучение Солнца перестанет задерживаться атмосферой и погубит все живое на Земле.

За свои работы по теории белых карликов Чандрасекар в 1983 г. удостоен Нобелевской премии по физике.

Этот процесс называют гравитационным коллапсом.

НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА
звезда, в основном состоящая из нейтронов. Нейтрон - это нейтральная субатомная частица, одна из главных составляющих вещества. Гипотезу о существовании нейтронных звезд выдвинули астрономы В.Бааде и Ф.Цвикки сразу после открытия нейтрона в 1932. Но подтвердить эту гипотезу наблюдениями удалось лишь после открытия пульсаров в 1967.
См. также ПУЛЬСАР . Нейтронные звезды образуются в результате гравитационного коллапса нормальных звезд с массами в несколько раз больше солнечной. Плотность нейтронной звезды близка к плотности атомного ядра, т.е. в 100 млн. раз выше плотности обычного вещества. Поэтому при своей огромной массе нейтронная звезда имеет радиус всего ок. 10 км. Из-за малого радиуса нейтронной звезды сила тяжести на ее поверхности чрезвычайно велика: примерно в 100 млрд. раз выше, чем на Земле. От коллапса эту звезду удерживает "давление вырождения" плотного нейтронного вещества, не зависящее от его температуры. Однако если масса нейтронной звезды станет выше примерно 2 солнечных, то сила тяжести превысит это давление и звезда не сможет противостоять коллапсу.
См. также ГРАВИТАЦИОННЫЙ КОЛЛАПС . У нейтронных звезд очень сильное магнитное поле, достигающее на поверхности 10 12-10 13 Гс (для сравнения: у Земли ок. 1 Гс). С нейтронными звездами связывают небесные объекты двух разных типов.
Пульсары (радиопульсары). Эти объекты строго регулярно излучают импульсы радиоволн. Механизм излучения до конца не ясен, но считают, что вращающаяся нейтронная звезда излучает радиолуч в направлении, связанном с ее магнитным полем, ось симметрии которого не совпадает с осью вращения звезды. Поэтому вращение вызывает поворот радиолуча, периодически направляющегося на Землю.
Рентгеновские двойные. С нейтронными звездами, входящими в двойную систему с массивной нормальной звездой, связаны также пульсирующие рентгеновские источники. В таких системах газ с поверхности нормальной звезды падает на нейтронную звезду, разгоняясь до огромной скорости. При ударе о поверхность нейтронной звезды газ выделяет 10-30% своей энергии покоя, тогда как при ядерных реакциях этот показатель не достигает и 1%. Нагретая до высокой температуры поверхность нейтронной звезды становится источником рентгеновского излучения. Однако падение газа не происходит равномерно по всей поверхности: сильное магнитное поле нейтронной звезды захватывает падающий ионизованный газ и направляет его к магнитным полюсам, куда он и падает, как в воронку. Поэтому сильно нагреваются только районы полюсов, которые на вращающейся звезде становятся источниками рентгеновских импульсов. Радиоимпульсы от такой звезды уже не поступают, поскольку радиоволны поглощаются в окружающем ее газе.
Состав. Плотность нейтронной звезды растет с глубиной. Под слоем атмосферы толщиной всего несколько сантиметров находится жидкая металлическая оболочка толщиной несколько метров, а ниже - твердая кора километровой толщины. Вещество коры напоминает обычный металл, но гораздо плотнее. В наружной части коры это в основном железо; с глубиной в его составе увеличивается доля нейтронов. Там, где плотность достигает ок. 4*10 11 г/см3, доля нейтронов увеличивается настолько, что некоторые из них уже не входят в состав ядер, а образуют сплошную среду. Там вещество похоже на "море" из нейтронов и электронов, в которое вкраплены ядра атомов. А при плотности ок. 2*10 14 г/см3 (плотность атомного ядра) вообще исчезают отдельные ядра и остается сплошная нейтронная "жидкость" с примесью протонов и электронов. Вероятно, нейтроны и протоны ведут себя при этом как сверхтекучая жидкость, подобная жидкому гелию и сверхпроводящим металлам в земных лабораториях.

При еще более высоких плотностях в нейтронной звезде образуются наиболее необычные формы вещества. Может быть, нейтроны и протоны распадаются на еще более мелкие частицы - кварки; возможно также, что рождается много пи-мезонов, которые образуют так называемый пионный конденсат.
См. также
ЧАСТИЦЫ ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ;
СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ ;
СВЕРХТЕКУЧЕСТЬ .
ЛИТЕРАТУРА
Дайсон Ф., Тер Хаар Д. Нейтронные звезды и пульсары. М., 1973 Липунов В.М. Астрофизика нейтронных звезд. М., 1987

Энциклопедия Кольера. - Открытое общество . 2000 .

Смотреть что такое "НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА" в других словарях:

НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА, очень маленькая звезда с большой плотностью, состоящая из НЕЙТРОНОВ. Является последней стадией эволюции многих звезд. Нейтронные звезды образуются, когда массивная звезда вспыхивает в качестве СВЕРХНОВОЙ звезды, взрывая свои… … Научно-технический энциклопедический словарь

Звезда, вещество которой, согласно теоретическим представлениям, состоит в основном из нейтронов. Нейтронизация вещества связана с гравитационным коллапсом звезды после исчерпания в ней ядерного горючего. Средняя плотность нейтронных звезд 2.1017 … Большой Энциклопедический словарь

Строение нейтронной звезды. Нейтронная звезда астрономический объект, являющийся одним из конечных продук … Википедия

Звезда, вещество которой согласно теоретическим представлениям состоит в основном из нейтронов. Средняя плотность такой звезды Нейтронная звезда2·1017 кг/м3, средний радиус 20 км. Обнаруживается по импульсному радиоизлучению см. Пульсары … Астрономический словарь

Звезда, вещество которой, согласно теоретическим представлениям, состоит в основном из нейтронов. Нейтронизация вещества связана с гравитационным коллапсом звезды после исчерпания в ней ядерного горючего. Средняя плотность нейтронной звезды… … Энциклопедический словарь

Гидростатически равновесная звезда, в во к рой состоит в осн. из нейтронов. Образуется в результате превращения протонов в нейтроны при гравитац. коллапсе на конечных стадиях эволюции достаточно массивных звёзд (с массой, в неск. раз превышающей… … Естествознание. Энциклопедический словарь

Нейтронная звезда - одна из стадий эволюции звезд, когда в результате гравитационного коллапса она сжимается до таких малых размеров (радиус шара 10 20 км), что электроны оказываются вдавленными в ядра атомов и нейтрализуют их заряд, все вещество звезды становится… … Начала современного естествознания

Калвера Нейтронная звезда. Была обнаружена астрономами из Пенсильванского государественного университета США и канадского университета Макгилла в созвездии Малой медвидице. Звезда необычна по своим характеристикам и не похожа ни на одну… … Википедия

- (англ. runaway star) звезда, которая движется с аномально высокой скоростью по отношению к окружающей межзвездной среде. Собственное движение подобной звезды часто указывается именно относительно звездной ассоциации, членом которой… … Википедия

Художественное изображение звезды Вольфа Райе Звёзды Вольфа Райе класс звёзд, для которых характерны очень высокая температура и светимость; звёзды Вольфа Райе отличаются от других горячих звёзд наличием в спектре широких полос излучения водорода … Википедия