нейтронные звезды. Антоненко Дарья Нейтронные звёзды
 Скачать 23.22 Kb.
|
|
Антоненко Дарья «Нейтронные звёзды» Нейтро́нная звезда́ — астрономический объект (слайд 1), один из конечных продуктов эволюции звёзд, состоит из нейтронной сердцевины и тонкой коры вырожденного вещества с преобладанием ядер железа и никеля.(слайд 2) Масса нейтронной звезды практически такая же, как и у Солнца, но радиус всего 10 км. 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). Считается, что нейтронные звезды рождаются во время вспышек сверхновых. Нейтронные звёзды — одни из немногих астрономических объектов, которые были теоретически предсказаны до открытия наблюдателями. Идею о существовании нейтронных звезд впервые предложили Л. Д. Ландау и Р. Оппенгеймер практически сразу после открытия нейтрона. В 1933 году астрономы Вальтер Бааде и Фриц Цвикки предположили, что нейтронные звёзды могут образовываться в результате взрыва сверхновой. Теоретические расчеты того времени показали, что излучение нейтронных звёзд слишком слабо, и их невозможно обнаружить. О нейтронных звёздах на время забыли. В 1967 году Джоселин Белл, аспирантка Э. Хьюиша, открыла объекты, излучающие регулярные импульсы радиоволн. Этот феномен был объяснён как узко направленный радиолуч от быстро вращающего объекта — своеобразный «космический маяк». Но обычные звёзды разрушились бы от столь высокой скорости вращения. На роль таких маяков могли подходить только нейтронные звезды. Пульсар PSR B1919+21 считается первой открытой нейтронной звездой. Существует два параметра, характеризующих взаимодействие нейтронных звезд с окружающим веществом и как следствие их наблюдательные проявления: период вращения и величина магнитного поля. Со временем звезда расходует свою вращательную энергию, и её период вращения увеличивается. Магнитное поле тоже ослабевает. По этой причине нейтронная звезда за время своей жизни может менять свой тип. Ниже представлена номенклатура нейтронных звезд в порядке убывания скорости вращения. Сильные магнитные поля и малый период вращения. Магнитное поле вращается твердотельно, т. е. с той же угловой скоростью, что и сама нейтронная звезда. На определенном радиусе  линейная скорость вращения поля начинает превосходить скорость света. Этот радиус называется радиусом светового цилиндра. За этим радиусом обычное дипольное поле существовать не может, поэтому линии напряженности поля в этом месте обрываются. Заряженные частицы, двигающиеся вдоль линий магнитного поля, через такие обрывы могут покидать нейтронную звезды и улетать на бесконечность. Нейтронная звезда данного типа эжектирует (англ. eject — извергать, выталкивать) релятивистские заряженные частицы, которые излучают в радиодиапазоне. Для наблюдателя эжекторы выглядят как радиопульсары.Скорость вращения уже недостаточна для эжектирования частиц, поэтому такая звезда не может быть радиопульсаром. Однако она всё ещё велика, и захваченная магнитным полем окружающая нейтронную звезду материя не может упасть, т. е. аккреция вещества не происходит. Нейтронные звезды данного типа практически не имеют наблюдательных проявлений, и изучены плохо. Скорость вращения снижается до такой степени, что веществу теперь ничего не мешает падать на звезду. Плазма, падая, движется по линиям магнитного поля и ударяется о твердую поверхность в районе полюсов нейтронной звезды, разогреваясь до миллионов градусов. Вещество, нагретое до столь высоких температур, светится в рентгеновском диапазоне. Область, в которой происходит столкновение падающего вещества с поверхностью звезды, очень мала — всего около 100 метров. Это горячее пятно из-за вращения звезды периодически пропадает из вида, что наблюдатель воспринимает как пульсации. Такие объекты называются рентгеновскими пульсарами. Скорость вращения таких нейтронных звезд мала, и не препятствует аккреции. Но размеры магнитосферы таковы, что плазма останавливается магнитным полем раньше, чем она будет захвачена гравитацией. Подобная ситуация реализуется в магнитосфере Земли, из-за чего данный тип и получил своё название. Есть известный рисунок - cGh-карта или "куб теорий", придуманный физиком Матвеем Бронштейном. На нем есть три координатные оси, одна из которых соответствует росту важности квантовых эффектов, другая - приближению к скорости света, а третья - увеличению гравитационного поля. Начало координат соотвествует классической механике. Переместившись в самую дальнюю от начала координат вершину куба, - столкнемся с процессами, требующими для своего описания так назвыаемой "Теории всего", которая объединит все известные взаимодействия.(слайд 3) Если нейтронная звезда излучает мощные периодические радиоимпульсы, то ее называют радиопульсаром. Если же существует тесная двойная система с нейтронной звездой, то вещество нормальной звезды может пертекать на компактный объект, будучи захваченным его гравитацией. Этот процесс называется аккрецией. В результате падения вещества на нейтронную звезду выделяется много энергии, и такая звезда излучает в основном в рентгеновском диапозоне, нызвают такую нейтронную звезду рентгеновским пульсаром. Если нейтронная звезда обладает очень сильным магнитным полем, то это - магнитар. Выделяют также радиотихие звезды в солнечных окрестностях, назывемые Великолепной семеркой, центральные компактные объекты в остатках сверхновых, их известно около десятка. Они тоже радиотихие, как и Семерка, они испускают тепловое излучение, но они моложе, у них короче периоды вращения и меньше магнитные поля. (слайд 4) Нейтронные звезды вращаются вокруг своей оси часто с большими скоростями, поэтому могут иметь очень короткий период вращения. В течение свой жизни нейтронная звезда может и замедлять свое вращение, и ускорять. Для ускорения необходимо какое-то внешнее воздействие, а замедление может происходить и без участия внешних объектов. Замедление вращения происходит примерно по одинаковому сценарию. Звезда излучает электромагнитные волны и ускоряет заряженные частицы. На это нужна энергия, которая берется из вращения, т.е. наша звезда будет замедляться. Энергия уносится потоком волн и частиц, по мере замедления вращения энергии будет излучаться все меньше. Магнитное поле порождается электрическими токами. И поля нейтронных звезд - не исключение. Поскольку они не подключены к розетке, и батареек в них нет, токи со временем должны уменьшаться, затухать. Соответсвтенно, будет уменьшаться и магнитное поле. Тепловая эволюция нейтронных звезд тоже интересна. Пока компактный объект молод, главным процессом в тепловой истории является остывание, у нейтронной звезды оно происходит причудливым образом, и все благодаря нейтрино. В начале своей жизни недра компактного объекта холоднее из-за того, что недра излучают нейтрино, которые очень эффективно уносят энергию. Эта стадия длится несколько десятков лет, пока температура внутри нейтронной звезды не выравнивается. Затем уже поверхность становится холоднее недр. Вывод: Всего на сегодняшний день астрономы обнаружили около 1 200 нейтронных звезд. Из них более 1 000 являются радиопульсарами, а остальные - просто рентгеновскими источниками. 3а годы исследований ученые пришли к выводу, что нейтронные звезды - настоящие оригиналы. Одни - очень яркие и спокойные, другие - периодически вспыхивающие и видоизменяющиеся звездотрясениями, третьи - существующие в двойных системах. Эти звезды относятся к самым загадочным и неуловимым астрономическим объектам, соединяющим в себе сильнейшие гравитационные и магнитные поля и экстремальные плотности и энергии. И каждое новое открытие из их бурной жизни дает ученым уникальные сведения, необходимые для понимания природы Материи и эволюции Вселенной. Для подготовки статьи использовалась литература: -- Эволюция звёзд — Физическая энциклопедия -- Шкловский И. С. Звёзды: их рождение, жизнь и смерть. |