Нейтронные звезды, Черные дыры - Происхождение и эволюция звезд

Известно, что в некоторых сверхновых сильная гравитация в недрах сверхгиганта заставляет электроны упасть на атомное ядро, где они сливаясь с протонами образуют нейтроны. Электромагнитные силы, разделяющие близлежащие ядра, исчезают. Ядро звезды теперь представляет собой плотный шар из атомных ядер и отдельных нейтронов.

Такие звезды, известные, как нейтронные звезды, чрезвычайно малы -- не более размера крупного города, и имеют невообразимо высокую плотность. Период их обращения становится чрезвычайно мал по мере уменьшения размера звезды (благодаря сохранению момента импульса). Некоторые совершают 600 оборотов в секунду. Когда ось, соединяющая северный и южный магнитный полюса этой быстро вращающейся звезды, указывает на Землю, можно зафиксировать импульс излучения, повторяющийся через промежутки времени, равные периоду обращения звезды. Такие нейтронные звезды получили название "пульсары", и стали первыми открытыми нейтронными звездами.

Черные дыры

Далеко не все сверхновые становятся нейтронными звездами. Если звезда обладает достаточно большой массой, то коллапс звезды продолжится, и сами нейтроны начнут обрушиться внутрь, пока ее радиус не станет меньше Шварцшильдовского Радиус Шварцшильда в Общей теории относительности представляет собой характерный радиус, определенный для любого физического тела, обладающего массой. Радиус Шварцшильда по величине равен гравитационному радиусу, поэтому в астрофизике не делается различия между этими понятиями. Радиус Шварцшильда для некоторого физического тела пропорционален его массе. Физическое тело, радиус которого меньше его радиуса Шварцшильда, превращается в черную дыру.. После этого звезда становится черной дырой.

Существование черных дыр было предсказано общей теорией относительности. Согласно ОТО материя и информация не может покидать черную дыру ни при каких условиях. Тем не менее, квантовая механика делает возможным исключения из этого правила. Существование черных дыр во вселенной подтверждено и теоретически, и посредством наблюдений.

Условия (главным образом, масса), при которых конечным состоянием эволюции звезды является черная дыра, изучены недостаточно хорошо, так как для этого необходимо знать поведение и состояния вещества при чрезвычайно высоких плотностях, недоступных экспериментальному изучению. Дополнительные сложности представляет моделирование звезд на поздних этапах их эволюции из-за сложности возникающего химического состава и резкого уменьшения характерного времени протекания процессов. Достаточно упомянуть, что одни из крупнейших космических катастроф, вспышки сверхновых, возникают именно на этих этапах эволюции звезд. Различные модели дают нижнюю оценку массы черной дыры, получающейся в результате гравитационного коллапса, от 2,5 до 5,6 масс Солнца. Радиус черной дыры при этом очень мал -- несколько десятков километров.

Впоследствии черная дыра может разрастись за счет поглощения вещества -- как правило, это газ соседней звезды в двойных звездных системах (столкновение черной дыры с любым другим астрономическим объектом очень маловероятно из-за ее малого диаметра) Астрономы доказали: черные дыры действительно "съедают" звезды // MEMBRANA. Мировые новости: URL: http://www. membrana. ru/lenta/?2701 (2004. 19 февраля). Процесс падения газа на любой компактный астрофизический объект, в том числе и на черную дыру, называется аккрецией. При этом из-за вращения газа формируется аккреционный диск, в котором вещество разгоняется до релятивистских скоростей, нагревается и в результате сильно излучает, в том числе и в рентгеновском диапазоне, что дает принципиальную возможность обнаруживать такие аккреционные диски (и, следовательно, черные дыры) при помощи рентгеновских телескопов. Основной проблемой является малая величина и трудность регистрации отличий аккреционных дисков нейтронных звезд и черных дыр, что приводит к неуверенности в идентификации астрономических объектов с черными дырами.

Столкновение черных дыр с другими звездами, а также столкновение нейтронных звезд, вызывающее образование черной дыры, приводит к мощнейшему гравитационному излучению, которое, как ожидается, можно будет обнаруживать в ближайшие годы при помощи гравитационных телескопов. В настоящее время есть сообщения о наблюдении столкновений в рентгеновском диапазоне.

Похожие статьи




Нейтронные звезды, Черные дыры - Происхождение и эволюция звезд

Предыдущая | Следующая