Строение нейтронной звезды
Строение нейтронной звезды
Сначала 60-х годов открытие галлактических источников рентгеновского излучения очень обнадёжило тех, кто рассматривал нейтронные звёзды как вероятные источники небесного рентгеновского излучения. К концу 1967г. был найден новый класс небесных объектов — пульсары, что привело учёных в замешательство. Это открытие явилось более принципиальным событием в исследовании нейтронных звёзд, потому что оно вновь подняло вопрос о происхождении галлактического рентгеновского излучения.
Говоря о нейтронных звёздах, следует учесть, что их физические свойства установлены на теоретическом уровне и очень гипотетичны, потому что физические условия, имеющиеся в этих телах, не могут быть воспроизведены в лабораторных опытах.
Решающее значение на характеристики нейтронных звёзд оказывают гравитационные силы. По разным оценкам, поперечникы нейтронных звёзд составляют 10-200 км. И этот малозначительный по галлактическим понятиям объём «набит» таким количеством вещества, которое может составить небесное тело, схожее Солнцу, поперечником около 1,5 млн. км, а по массе практически в третья часть миллиона раз тяжелее Земли ! Естественное следствие таковой концентрации вещества — неописуемо высочайшая плотность нейтронной звезды.
Практически она оказывается так плотной, что может быть даже твёрдой. Сила тяжести нейтронной звезды настолько велика, что человек весил бы там около миллиона тонн. Расчёты демонстрируют, что нейтронные звёзды очень 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. Внешний слой представляет собой магнитосферу, состоящую из разрежённой электрической и ядерной плазмы, которая пронизана массивным магнитным полем звезды. Конкретно тут зарождаются радиосигналы, которые являются отличительным признаком пульсаров. Сверхбыстрые заряженные частички, двигаясь по спиралям повдоль магнитных силовых линий, дают начало различного рода излучениям. В одних случаях появляется излучение в радиодиапазоне электрического диапазона, в других — излучение на больших частотах. Практически сразу под магнитосферой плотность вещества добивается 1 т/см3, что в 100 000 раз больше плотности железа.
Последующий за внешним слой имеет свойства металла. Этот слой «сверхтвёрдого» вещества, находящегося в кристаллической форме. Кристаллы состоят из ядер атомов с атомной массой 26 — 39 и 58 — 133. Эти кристаллы очень малы: чтоб покрыть расстояние в 1 см, необходимо выстроить в одну линию около 10 миллиардов. кристалликов. Плотность в этом слое более чем в 1 млн. раз выше, чем в внешнем, либо по другому, в 400 миллиардов. раз превосходит плотность железа. Двигаясь далее к центру звезды, мы пересекаем 3-ий слой. Он содержит в себе область тяжёлых ядер типа кадмия, но также богат нейтронами и электронами. Плотность третьего слоя в 1 000 раз больше, чем предшествующего.
Поглубже проникая в нейтронную звезду, мы достигаем четвёртого слоя, плотность при всем этом растет некординально — приблизительно в 5 раз. Все же при таковой 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. Тут плотность приблизительно в 1,5 раза больше, чем в вышележащем слое. И все же даже такое маленькое повышение плотности приводит к тому, что частички в ядре движутся много резвее, чем в любом другом слое. Кинетическая энергия движения нейтронов, смешанных с маленьким количеством протонов и электронов, настолько велика, что повсевременно происходят неупругие столкновения частиц. В процессах столкновения появляются все известные в ядерной физике частички и резонансы, которых насчитывается более тыщи. По всей вероятности, находится огромное число ещё не узнаваемых нам частиц.
Температуры нейтронных звёзд сравнимо высоки. Этого и следует ждать, если учитывать, как они появляются. За 1-ые 10 — 100 тыс. лет существования звезды температура ядра миниатюризируется до нескольких сотен миллионов градусов. Потом наступает новенькая фаза, когда температура ядра звезды медлительно миниатюризируется вследствие испускания электрического излучения.