Жизненный цикл нейтронной звезды

Чтобы достичь плотности нейтронной звезды в домашних условиях, просто сдавите до размера напёрстка стадо слонов в пятьдесят миллионов голов.

Нил Деграсс Тайсон

Рождение

Приблизительно один раз за век внутри нашей галактики массивная звезда вырабатывает всё своё топливо. До этого момента в течение миллионов лет жар и давление трансформируют водород в более тяжелые элементы — гелий, углерод, азот и, в конечном, итоге, в железо. Когда звезда перестаёт производить то количество энергии, которое нужно, чтобы поддерживать её структуру, она коллапсирует под воздействием собственной гравитации, и взрывается сверхновой.

Жизненный цикл нейтронной звезды
Жизненный цикл нейтронной звезды

Большая часть вещества звезды рассеивается по окрестностям, обогащая галактику тяжёлыми элементами. Однако то, что остаётся на месте этой живописнейшей катастрофы, достойно гораздо большего внимания. Это небольшая сфера, настолько плотная, что электроны сваливаются со своих квантовых орбит в глубины атомных ядер. Смерть сверхновой знаменует собой более радостное с человеческой точки зрения событие — рождение нейтронной звезды. Это один из самых плотных объектов, известных науке. Более поэтично её можно назвать лабораторией непостижимой физики сверхсгущённой материи.

Жизнь

Так что это такое — нейтронная звезда? Представьте себе очень плотный шар, в котором протоны и электроны слиты в нейтроны, и образуют идеальную (лишённую трения) жидкость, окружённую корой. Это невероятно сгущённый материал — масса полностью загруженного океанского контейнеровоза умещается здесь в размер человеческого волоса, а гора Эверест упакована в кусочек рафинада.

Схема нейтронной звезды
Схема нейтронной звезды

Внутри коры идеальная нейтронная жидкость приобретает разные формы, которые физики называют ядерными макаронами, так как всё это по своей структуре напоминает разные виды этих мучных изделий — от спагетти до клёцок. Гигантские прародители нейтронных звёзд чаще всего быстро вращаются. До коллапса их диаметр может доходить до миллионов километров, однако после него всё это ужимается в нейтронную звезду шириной всего около 25 километров. Однако момент импульса, как понятно, не может никуда исчезнуть, поэтому небесное тело начинает крутиться гораздо быстрее, чем то, что его породило. Рекорд скорости вращения принадлежит нейтронной звезде, совершающей более семисот оборотов вокруг собственной оси в секунду — это значит, что любая точка, находящаяся на её поверхности, движется сквозь пространство на одной пятой скорости света.

Кроме того, эти объекты обладают мощнейшими  магнитными полями – самыми сильными из тех, что известны науке. Эти потоки образуют вихри, которые извергаются из магнитных полюсов звезды. Так как эти полюса далеко не всегда совпадают с осью вращения, «лучи» вращаются, как сигнальные огни маяка. Такие объекты мы называем пульсарами. Первое из этих таинственных, как будто манящих к себе космических тел было обнаружено в 1967 году астрофизиком Джоселин Белл, и именно благодаря этому мы, пусть сначала и косвенно, узнали о существовании нейтронных звёзд.

Читайте так же:  Существует ли время?

Смерть

Неистовое вращение этих небесных тел постепенно замедляется. В течение миллиардов лет, по мере того как они теряют энергию, излучая электромагнитные и гравитационные волны. Однако не все они угасают тихо и спокойно. Так, например, учёные обнаружили несколько двойных систем, в которых нейтронная звезда вращается в паре с другим светилом. В этом случае она может стать каннибалом, начав питаться веществом своего компаньона. Это пиршество, в конце концов, заканчивается катастрофическим коллапсом обоих объектов в чёрную дыру.

Двойные звёздные системы во Вселенной не так уж редки, но лишь в немногих оба участника «дуэта» являются нейтронными звёздами. Здесь происходит смертельный танец, который неминуемо заканчивается столкновением и слиянием. В результате происходит мощнейший выброс гравитационных волн, которые проносятся по пространственно-временному континууму, как круги от брошенного в неподвижные воды озера булыжника.

Смертельный танец нейтронных звезд
Смертельный танец нейтронных звезд

Общая теория относительности Эйнштейна предсказала этот феномен более 100 лет назад, однако он не был документально подтверждён вплоть до 2017 года, когда гравитационные обсерватории LIGO и VIRGO впервые зафиксировали столкновение двух нейтронных звёзд. Другие телескопы засекли всплески гамма-излучения и световую вспышку, а чуть позже потоки рентгеновских лучей и радиоволн. Всё это буйство прослеживалось к одному источнику. Это событие стало рекордным в истории астрономии по количеству научного оборудования, следившего за ним. Были получены гигантские массивы данных, позволившие узнать скорость распространения гравитационных волн, выдвинуть новые гипотезы в области астрофизики, получить подтверждение происхождения тяжёлых элементов, вроде золота и платины.

Нейтронные звёзды хранят ещё много секретов о себе. LIGO и VIRGO, наблюдающие за ними, были не так давно усовершенствованы, чтобы лучше обнаруживать другие подобные столкновения. И, возможно, живописнейшая гибель этих плотных, пульсирующих, вращающихся магнитов не будет происходить впустую — она будет открывать нам всё новые тайны, которые хранит Вселенная.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector