Нейтронні зірки - Еволюція зірок

Через п'ять років, в 1939 р., Ю. Р. Оппенгеймер і Г. Волков опублікували великі обчислення, що доводять плідність міркувань С. Чандрасекара. Але так як ніхто ніколи не спостерігав нейтронних зірок, ці пророчі ідеї не знайшли підходящої грунту. По суті справи астрономи просто не знали, де і як їм шукати нейтронні зірки.

У 1054 р. н. е.. астрономи Стародавнього Китаю відзначили появу на небі "зірки-гості" в сузір'ї Тельця. Яскравість цієї нової зірки була настільки велика, що її можна було бачити без праці в сонячний день, Потім вона почала слабшати і незабаром зовсім пропала з поля зору.

Більшість нейтронних зірок утворюється при колапсі ядер зірок масою більше десяти сонячних. Їх народження супроводжується грандіозним небесним явищем - спалахом наднової зірки, і тому коли сучасні астрономи направили свої телескопи на те місце неба, де, за давніми записами, з'явилася "зірка-гостя", вони виявили чудову Крабоподібну туманність. Крабоподібна туманність є прекрасним прикладом залишку вибуху наднової, а давньокитайським астрономам настільки пощастило, що вони побачили вмираючу зірку, коли вона скидала свою атмосферу.

Перші пульсари були відкриті в 1968 р., коли радіоастрономи виявили регулярні сигнали, що йдуть до нас з чотирьох точок Галактики. Вчені були вражені тим фактом, що якісь природні об'єкти можуть випромінювати радіоімпульси в такому правильному і швидкому ритмі. Спочатку, правда, ненадовго астрономи запідозрили участь якихось мислячих істот, що мешкають в глибинах Галактики. Але незабаром було знайдено природне пояснення. У потужному магнітному полі нейтронної зірки, що рухаються по спіралі електрони генерують радіохвилі, які випромінюються вузьким пучком, як промінь прожектора. Зірка швидко обертається, і радіо промінь перетинає лінію нашого спостереження, немов маяк. Деякі пульсари випромінюють не тільки радіохвилі, але й світлові, рентгенівські і гамма-промені. Період найповільніших пульсарів близько чотирьох секунд, а найшвидших - тисячні частки секунди. Обертання цих нейтронних зірок було з якихось причин ще більш прискорено; можливо, вони входять в подвійні системи. Наприкінці 1968 астрономів чекала нова радість: був виявлений пульсар, який знаходиться точно посередині Крабоподібної туманності. Цей пульсар, відомий як NP 0532, - самий швидко пульсуючий з усіх пульсарів. Імпульси радіовипромінювання приходять від нього по 30 разів за секунду. Це відкриття дало астрономам привід для підозр, що вмираючі зірки можуть мати якийсь стосунок до пульсара. Безпосередні розрахунки показали, що білі карлики не здатні давати тридцять імпульсів радіошумів в секунду. Прийшла пора воскресити ідеї Бааде, Цвіккі, Оппенгеймера і Волкова.

Усі зірки обертаються і всі вони, ймовірно, володіють магнітними полями. У звичайних умовах обидва цих властивості досить несуттєві. Наприклад, Сонце робить один оборот навколо своєї осі приблизно за місяць. Його магнітне поле до того ж досить слабке. У середньому у Сонця магнітне поле має приблизно таку ж напруженість, як і у Землі. Однак якщо Сонце або подібна йому зірка стане стискатися до розмірів нейтронної зірки, то обидва зазначених властивості придбають виключно важливе значення. Щоб зрозуміти причини цього, уявімо собі фігуристку, що робить пірует на льоду. Це - прямий наслідок фундаментального закону фізики, відомого як закон збереження моменту кількості руху. Подібним же чином, якщо велика зірка, розміром з Сонце, стискається до малого обсягу, то швидкість її обертання стрімко зростає. Тому астрономи вважають, що нейтронні зірки дуже швидко обертаються, ймовірно, швидше, ніж оборот за секунду.

Коли зірка дуже велика, її магнітне поле розподілено по багатьом мільйонам квадратних кілометрів її поверхні. Напруженість магнітного поля в усіх точках поверхні досить невелика. Однак, вмираючи, зірка зменшується в розмірах. То магнітне поле, яке спочатку було розподілено на великій площі, зосереджується на декількох сотнях квадратних кілометрів. При скороченні площі, займаної магнітним полем, його напруженість теж стрімко зростає. Якби зірка начебто Сонця стиснулася до розмірів нейтронної зірки, то напруженість її магнітного поля збільшилася б приблизно в мільярд разів!

У астрономів, які обіймають проблемами нейтронних зірок, є вагомі підстави вважати, що ці зірки швидко обертаються навколо осі і володіють потужними магнітними полями.

Не може існувати нейтронних зірок з масою більше приблизно 2,25 сонячної! Вище цього критичної межі тиск вироджених нейтронів у свою чергу виявляється недостатнім, щоб підтримати вмираючу зірку.

Спостереження подвійних зірок свідчать про те, що у Всесвіті існують зірки з масами до 40 або 50 сонячних. Розрахунки процесів еволюції зірок говорять про те, що масивні зірки старіють дуже швидко. Припустимо, що вмираюча масивна зірка не викине все зайве речовина в космічний простір спалахнувши як найновіша, нехай тому, що залишилася від зірки мертва серцевина володіє масою більше 3 сонячних мас. Така зірка не може стати білим карликом, так як її маса значно перевищує межу Чандрасекара. Така зірка не може стати і пульсаром, бо її маса занадто велика, щоб її могла витримати тиск виродженого нейтронного газу. Що вмирає зірка, мертва серцевина якої містить речовини більше 3 сонячних мас просто стає менше і менше. Спрямована всередину нищівного сила ваги мільярдів тонн речовини не може зустріти гідного опору. У міру стиснення зірки напруженість гравітаційного поля навколо неї стає все більше. У ході триваючого стиснення наростає викривлення простору-часу. Нарешті, коли зірка стиснеться до поперечника у кілька кілометрів, простір-час "згорнеться" і зірка зникне, а те, що залишиться, називається чорною дірою.

Похожие статьи




Нейтронні зірки - Еволюція зірок

Предыдущая | Следующая