Что такое нейтронные звезды?

Что такое нейтронные звезды?

Одна из ста звезд Млечного Пути относится к «нейтронной» разновидности. Это объекты настолько плотные, что их внутренности сжимаются друг с другом, пока они не начинают напоминать одно огромное атомное ядро.

Но это необычный атом, поскольку он непропорционально состоит из нейтронов.

Чтобы понять, откуда берутся эти нейтроны, нам нужно пройти через слои нейтронной звезды и понять, как огромная гравитация влияет на личное пространство отдельных частиц.

Как образуются нейтронные звезды?

Глубоко внутри каждой звезды бушует война. Гравитация притягивается, когда тепло, генерируемое ядерными реакциями, выталкивается наружу, создавая относительно стабильный шар плазмы.

Рано или поздно атомные печи остынут. Для звезд, которые примерно в 10-30 раз больше массы нашего Солнца, потеря тепла приводит к тому, что более холодный внешний газ быстро опускается под действием силы тяжести, набирая скорость, пока не врезается в плотную груду горячего железа, образовавшуюся в последние моменты его существования.

Ударная волна генерирует огромный всплеск энергии, выбрасывая волну горячего газа и излучения в космос в виде взрыва сверхновой. Все, что осталось, — это железное ядро, которое немного тяжелее Солнца, втиснутое в пространство диаметром примерно 11 километров и покрытый тонкой (толщиной около метра) атмосферой из захваченного водорода и гелия.

Размер нейтронной звезды по сравнению с Манхэттеном, Нью-Йорк (Центр космических полетов имени Годдарда НАСА)

Гравитация ядра столь же безумна, как и наблюдаемая структура. Стоя на поверхности этого железного блока размером с город, вы испытаете силу гравитации около 100 миллиардов G.

Не то чтобы вы смогли долго простоять.

Что внутри нейтронных звезд?

Под поверхностью происходит невероятно странная физика.

Сильное давление заставляет ядра железа превращаться в огромную кристаллическую структуру, продиктованную коллективным толчком бесчисленных положительных зарядов.

Электронная дымка свободно проходит через щели этого кристалла, и сильное давление приближает их к ядрам. Благодаря законам квантовой физики, теснота означает, что у электронов больше шансов оказаться прямо внутри протона, что превращает пару в свежеиспеченный нейтрон и нейтрино. Нейтроны — это субатомная частица с массой, подобной протону, но без электрического заряда, нейтрино — это почти безмассовая нейтральная субатомная частица.

Нейтрино достаточно маленькое, чтобы потерять массу. Но нейтрон остается, образуя странные изотопы с массой железа, но с гораздо меньшим количеством протонов.

Какие атомы есть внутри нейтронной звезды?

Погружаясь еще глубже в структуру, мы можем обнаружить, что атомы настолько нейтронно-тяжелые, что они начинают рассыпаться. Теория предполагает, что нейтроны «дрейфуют» в этом умопомрачительном пространстве как своего рода густой газ, разрываясь под давлением, определяемым не их зарядами, а в силу правила, которое гласит, что идентичные частицы такой природы не могут занимать одно и то же. пространство одновременно.

Эта «кора», находящаяся примерно в километре от мертвой звезды, теперь состоит из нейтронного тумана со случайными протонами то здесь, то там. Ядра расположены так близко, что могут касаться друг друга.

При неуклонно увеличивающейся гравитации, когда-то узнаваемые атомные структуры превращаются в экзотические структуры — напоминающие различные виды пасты — сформированные балансом сильной ядерной силы и легкого положительного отталкивания.

Прямо в самом сердце нейтронных звезд физика становится еще более странной. Вынужденные объединяться в пары, нейтроны (и редкие протоны, которые не трансформировались) образуют новые идентичности, которые позволяют им нарушать все виды прежних законов, создавая странные токи.

В самом центре, возможно, гравитация заставляет нейтроны терять всю свою индивидуальность, превращаясь в «кашу» из своих первичных частиц, кварков.

Если сжать еще сильнее, эти кварки также будут перекрывать друг друга, коллапсируя в точку, настолько ограниченную, что у нас нет способа ее смоделировать. Другими словами, нейтронная звезда станет черной дырой.

Текст и изображения могут быть изменены, удалены или добавлены по решению редакции, чтобы информация оставалась актуальной.

Источники: Фото: NASA's Goddard Space Flight Center

logo