Образование нейтронной звезды из ионизированного газа

Процесс рождения нейтронных звезд достаточно интересен: они появляются в результате вспышки сверхновых. Звезды – объекты с термоядерными реакциями:  легкие элементы превращаются в тяжелые, водород в гелий, гелий в углерод и так далее, но наступает момент, когда объект теряет устойчивость и схлопывается, но внезапно этот процесс может остановиться, и будет тот самый взрыв сверхновой. В противном случае получится черная дыра .

Информации о нейтронных звездах пока мало. Например, толщина атмосферы нейтронной звезды – несколько миллиметров, затем несколько сот метров - твердая кристаллическая кора, потом внешнее ядро – протоны, нейтроны, но что в нём, мы пока не знаем.

Еще у нее два радиуса: от центра наружу и по экватору. То есть радиус на поверхности нейтронной звезды - один, а тот, который мы видим издалека, другой.

Образование нейтронной звезды из ионизированного газа запечатлено в этой картинке.

Нейтронная звезда в своём обычном виде запечатлена в этой картинке.

Характеристики нейтронной звезды

Нейтронная звезда́ — астрономический объект, являющийся одним из конечных продуктов эволюции звёзд, состоящий, в основном, из нейтронной сердцевины, покрытой сравнительно тонкой (приблизительно 1 км) корой вещества в виде тяжёлых атомных ядер и электронов. Массы нейтронных звёзд сравнимы с массой Солнца, но типичный радиус составляет лишь 10-20 километров. Поэтому средняя плотность вещества такой звезды в несколько раз превышает плотность атомного ядра (которая для тяжёлых ядер составляет в среднем 2,8·1017 кг/м³). Дальнейшему гравитационному сжатию нейтронной звезды препятствует давление ядерной материи, возникающее за счёт взаимодействия нейтронов.

Многие нейтронные звёзды обладают чрезвычайно высокой скоростью вращения, до тысячи оборотов в секунду. Считается, что нейтронные звезды рождаются во время вспышек сверхновых звёзд.

Масса нейтронной звезды

Массы большинства известных нейтронных звёзд близки к 1,44 массы Солнца, что равно значению предела Чандрасекара(предел Чандрасекара- это верхний предел массы, при котором звезда может существовать как белый карлик.). Теоретически же допустимы нейтронные звёзды с массами от 1,4 до примерно 2,5 солнечных масс, однако эти значения в настоящее время известны весьма неточно. Одна из самых массивных нейтронных звёзд, из открытых является — Vela X-1 (имеет массу не менее 1,88±0,13 солнечных масс). Силы тяготения в нейтронных звёздах уравновешиваются давлением вырожденного нейтронного газа, максимальное значение массы нейтронной звезды задаётся пределом Оппенгеймера — Волкова (предел Оппенгеймера-это верхний предел массы нейтронной звезды, при которой давление вырожденного нейтронного газа может компенсировать силы гравитации, не давая звезде коллапсировать в чёрную дыру.) , численное значение которого зависит от (пока ещё плохо известного) уравнения состояния вещества в ядре звезды. Существуют теоретические предпосылки того, что при ещё большем увеличении плотности возможно перерождение нейтронных звезд в кварковые (кварковые звёзды - это гипотетическое астрономическое тело, состоящее из так называемой «кварковой материи») .

Магнитное поле

Магнитное поле на поверхности нейтронных звёзд достигает значения 1012—1013 Гс (для сравнения — у Земли около 1 Гс), именно процессы в магнитосферах нейтронных звёзд ответственны за радиоизлучение пульсаров. Начиная с 1990-х годов, некоторые нейтронные звёзды отождествлены как магнетары — звёзды, обладающие магнитными полями порядка 1014 Гс и выше. Такие поля (превышающие «критическое» значение 4,414·1013 Гс, при котором энергия взаимодействия электрона с магнитным полем превышает его энергию покоя mec²) привносят качественно новую физику, так как становятся существенны специфические релятивистские эффекты, поляризация физического вакуума и т. д.

Таким образом, мы видим, что типичный радиус звезды приблизительно равен 10 км, внутренняя температура её от 1010 до 1011 градус Kельвина, типичная масса равна приблизительно 1,5 массам Солнца, а средняя плотность её вещества 2,8*1014 (г/см3), а сила тяжести на поверхности звезды приблизительно больше силы тяжести на Земли в 1011 раз.