نمونه هایی از ستاره های نوترونی ستاره های نوترونی: بشریت در مورد این پدیده چه می داند

اشیایی که در مورد آنها صحبت خواهیم کرددر این مقاله، به طور تصادفی کشف شدند، اگرچه دانشمندان Landau L.D و Oppenheimer R. وجود آنها را در سال 1930 پیش بینی کردند. ما در مورد ستاره های نوترونی صحبت می کنیم. ویژگی ها و ویژگی های این نورهای کیهانی در این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.

نوترون و ستاره ای به همین نام

پس از پیش‌بینی در دهه 30 قرن بیستم در مورد وجود ستاره‌های نوترونی و پس از کشف نوترون (1932)، Baade V. به همراه Zwicky F. در سال 1933 در کنگره فیزیکدانان در آمریکا اعلام کردند که امکان تشکیل جسمی به نام ستاره نوترونی. این یک جسم کیهانی است که در طی یک انفجار ابرنواختری ظاهر می شود.

با این حال، تمام محاسبات فقط تئوری بود، زیرا به دلیل عدم وجود تجهیزات نجومی مناسب و اندازه بسیار کوچک ستاره نوترونی، امکان اثبات چنین نظریه ای در عمل وجود نداشت. اما در سال 1960، نجوم پرتو ایکس شروع به توسعه کرد. سپس، به طور کاملا غیر منتظره، ستاره های نوترونی به لطف مشاهدات رادیویی کشف شدند.

افتتاح

سال 1967 در این زمینه قابل توجه بود. بل دی، به عنوان دانشجوی فارغ التحصیل Huish E.، توانست یک شی کیهانی - یک ستاره نوترونی را کشف کند. این جسمی است که تابش ثابت پالس های امواج رادیویی را ساطع می کند. این پدیده به دلیل جهت باریک پرتو رادیویی، که از یک جسم در حال چرخش بسیار سریع می آمد، با یک فانوس رادیویی کیهانی مقایسه شد. واقعیت این است که هیچ ستاره استاندارد دیگری نمی تواند یکپارچگی خود را با چنین سرعت چرخشی بالایی حفظ کند. فقط ستارگان نوترونی قادر به انجام این کار هستند که اولین مورد کشف شده تپ اختر PSR B1919+21 بود.

سرنوشت ستارگان پرجرم با ستارگان کوچک بسیار متفاوت است. در چنین لامپ هایی لحظه ای فرا می رسد که فشار گاز دیگر نیروهای گرانشی را متعادل نمی کند. چنین فرآیندهایی منجر به این واقعیت می شود که ستاره بدون محدودیت شروع به کوچک شدن (جمع شدن) می کند. با جرم ستاره ای 1.5-2 برابر بیشتر از خورشید، فروپاشی اجتناب ناپذیر خواهد بود. در طی فرآیند فشرده سازی، گاز درون هسته ستاره گرم می شود. در ابتدا همه چیز بسیار کند اتفاق می افتد.

سقوط - فروپاشی

با رسیدن به دمای معین، یک پروتون می تواند به نوترینو تبدیل شود که بلافاصله ستاره را ترک می کند و با خود انرژی می گیرد. فروپاشی تا زمانی که همه پروتون ها به نوترینو تبدیل شوند تشدید می شود. این یک تپ اختر یا ستاره نوترونی ایجاد می کند. این یک هسته در حال فروپاشی است.

در طول تشکیل یک تپ اختر، پوسته بیرونی انرژی فشرده سازی را دریافت می کند که سپس با سرعت بیش از هزار کیلومتر بر ثانیه خواهد بود. به فضا پرتاب می شود. این یک موج ضربه ای ایجاد می کند که می تواند منجر به تشکیل ستاره جدید شود. این یکی میلیاردها برابر بزرگتر از نسخه اصلی خواهد بود. پس از این فرآیند، در مدت یک هفته تا یک ماه، این ستاره نوری را به مقدار بیش از کل کهکشان ساطع می کند. چنین جرم آسمانی ابرنواختر نامیده می شود. انفجار آن منجر به تشکیل یک سحابی می شود. در مرکز سحابی یک تپ اختر یا ستاره نوترونی قرار دارد. این به اصطلاح از نسل ستاره ای است که منفجر شده است.

تجسم

در اعماق تمام فضا اتفاقات شگفت انگیزی رخ می دهد که از جمله آنها برخورد ستارگان است. به لطف یک مدل ریاضی پیچیده، دانشمندان ناسا توانستند شورش مقادیر عظیم انرژی و انحطاط ماده درگیر در آن را تجسم کنند. تصویری فوق العاده قدرتمند از یک فاجعه کیهانی در مقابل چشمان ناظران پخش می شود. احتمال وقوع برخورد ستارگان نوترونی بسیار زیاد است. ملاقات دو نورافشان در فضا با درهم تنیدگی آنها در میدان های گرانشی آغاز می شود. آنها با داشتن توده های بسیار زیاد، به اصطلاح، آنها را در آغوش می گیرند. پس از برخورد، یک انفجار قوی رخ می دهد که با انتشار فوق العاده قدرتمند تابش گاما همراه است.

اگر یک ستاره نوترونی را جداگانه در نظر بگیریم، این بقایای یک انفجار ابرنواختری است که در آن چرخه زندگیبه پایان می رسد. جرم یک ستاره در حال مرگ 8 تا 30 برابر بیشتر از جرم خورشید است. جهان اغلب توسط انفجارهای ابرنواختری روشن می شود. احتمال یافتن ستاره های نوترونی در کیهان بسیار زیاد است.

ملاقات

جالب است که وقتی دو ستاره با هم ملاقات می کنند، نمی توان توسعه وقایع را بدون ابهام پیش بینی کرد. یکی از گزینه ها توضیح می دهد مدل ریاضی، توسط دانشمندان ناسا از مرکز پروازهای فضایی پیشنهاد شده است. این فرآیند با دو ستاره نوترونی شروع می شود که در فاصله تقریباً 18 کیلومتری از یکدیگر در فضای بیرونی قرار دارند. طبق استانداردهای کیهانی، ستارگان نوترونی با جرم 1.5-1.7 برابر خورشید، اجرام بسیار ریزی در نظر گرفته می شوند. قطر آنها در 20 کیلومتر متغیر است. با توجه به این اختلاف بین حجم و جرم، یک ستاره نوترونی قوی ترین گرانش و میدان مغناطیسی. فقط تصور کنید: یک قاشق چای خوری ماده از یک ستاره نوترونی به اندازه کل قله اورست وزن دارد!

انحطاط

امواج گرانشی فوق‌العاده بالای یک ستاره نوترونی در اطراف آن دلیل نمی‌شود که ماده به شکل اتم‌های منفرد وجود داشته باشد که شروع به فروپاشی می‌کنند. خود ماده به ماده نوترونی منحط تبدیل می‌شود، که در آن ساختار خود نوترون‌ها اجازه نمی‌دهد ستاره به یک تکینگی و سپس به سیاه‌چاله تبدیل شود. اگر جرم ماده منحط به دلیل اضافه شدن به آن شروع به افزایش کند، نیروهای گرانشی قادر خواهند بود بر مقاومت نوترون ها غلبه کنند. سپس هیچ چیز مانع از تخریب ساختاری که در نتیجه برخورد اجرام ستاره ای نوترونی ایجاد شده است، نخواهد شد.

مدل ریاضی

با مطالعه این اجرام آسمانی، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که چگالی یک ستاره نوترونی با چگالی ماده در هسته یک اتم قابل مقایسه است. شاخص های آن از 1015 کیلوگرم بر متر مکعب تا 1018 کیلوگرم بر متر مکعب است. بنابراین، وجود مستقل الکترون ها و پروتون ها غیرممکن است. ماده ستاره عملا فقط از نوترون تشکیل شده است.

مدل ریاضی ایجاد شده نشان می دهد که چگونه فعل و انفعالات گرانشی دوره ای قدرتمندی که بین دو ستاره نوترونی به وجود می آیند از بین می روند. پوسته نازکدو ستاره و به فضای اطراف آنها پرتاب می شوند، مقدار زیادیتشعشع (انرژی و ماده). روند نزدیک شدن خیلی سریع و به معنای واقعی کلمه در یک ثانیه اتفاق می افتد. در نتیجه برخورد، یک حلقه حلقوی از ماده با یک سیاهچاله تازه متولد شده در مرکز تشکیل می شود.

مهم

الگوبرداری از چنین رویدادهایی مهم است. به لطف آنها، دانشمندان توانستند بفهمند که چگونه یک ستاره نوترونی و یک سیاهچاله، چه اتفاقی در هنگام برخورد ستارگان می افتد، چگونه ابرنواخترها متولد می شوند و می میرند، و بسیاری از فرآیندهای دیگر در فضا. همه این حوادث منشأ شدیدترین اتفاقات است عناصر شیمیاییدر کیهان، حتی سنگین‌تر از آهن، که نمی‌تواند به شکل دیگری شکل بگیرد. این خود گویای همه چیز است اهمیتستاره های نوترونی در سراسر کیهان

چرخش یک جرم آسمانی با حجم بسیار زیاد حول محور خود شگفت انگیز است. این فرآیند باعث فروپاشی می شود، اما در عین حال جرم ستاره نوترونی عملاً ثابت می ماند. اگر تصور کنیم که ستاره به انقباض خود ادامه می دهد، طبق قانون بقای تکانه زاویه ای، سرعت زاویه ای چرخش ستاره به مقادیر باورنکردنی افزایش می یابد. اگر ستاره برای کامل کردن یک دور کامل حدود 10 روز نیاز داشت، در نتیجه همان چرخش را در 10 میلی ثانیه کامل می کند! اینها فرآیندهای باورنکردنی هستند!

توسعه فروپاشی

دانشمندان در حال مطالعه چنین فرآیندهایی هستند. شاید شاهد اکتشافات جدیدی باشیم که هنوز برای ما خارق العاده به نظر می رسند! اما اگر توسعه بیشتر فروپاشی را تصور کنیم چه اتفاقی می‌افتد؟ برای سهولت در تصور، بیایید جفت ستاره نوترونی/زمین و شعاع گرانشی آنها را مقایسه کنیم. بنابراین، با فشرده سازی مداوم، یک ستاره می تواند به حالتی برسد که نوترون ها شروع به تبدیل شدن به هایپرون کنند. شعاع جسم آسمانیآنقدر کوچک خواهد شد که در مقابل ما توده ای از یک جرم ابرسیاره ای با جرم و میدان گرانشی یک ستاره وجود خواهد داشت. این را می توان با این مقایسه کرد که اگر زمین به اندازه یک توپ پینگ پنگ می شد و شعاع گرانشی نور خورشید ما برابر با 1 کیلومتر بود.

اگر تصور کنیم که یک توده کوچک از ماده ستاره ای جاذبه یک ستاره بزرگ را داشته باشد، آنگاه می تواند یک منظومه سیاره ای کامل را در نزدیکی خود نگه دارد. اما چگالی چنین جرم آسمانی بسیار زیاد است. پرتوهای نور به تدریج از آن عبور نمی کنند، بدن به نظر می رسد که بیرون می رود، دیگر برای چشم قابل مشاهده نیست. فقط میدان گرانشی تغییر نمی کند، که هشدار می دهد که یک سوراخ گرانشی در اینجا وجود دارد.

اکتشافات و مشاهدات

اولین باری که ادغام ستاره های نوترونی به تازگی ثبت شد: 17 اوت. دو سال پیش، یک سیاهچاله ادغام شد. آن چنان یک رویداد مهمدر زمینه اخترفیزیک، رصدها به طور همزمان توسط 70 رصدخانه فضایی انجام شد. دانشمندان توانستند صحت فرضیه های انفجار پرتو گاما را بررسی کنند.

این مشاهدات گسترده از انفجار پرتو گاما، امواج گرانشی و نور مرئی، تعیین منطقه ای در آسمان که رویداد مهم در آن رخ داده و کهکشانی که این ستارگان در آن قرار داشتند را ممکن کرد. این NGC 4993 است.

البته اخترشناسان مدت‌هاست که کوتاه‌ها را رصد می‌کنند، اما تاکنون نمی‌توانسته‌اند به طور قطعی درباره منشأ آنها صحبت کنند. پشت نظریه اصلی نسخه ای از ادغام ستاره های نوترونی بود. اکنون تایید شده است.

برای توصیف یک ستاره نوترونی با استفاده از ریاضیات، دانشمندان به معادله حالتی روی می آورند که چگالی را به فشار ماده مرتبط می کند. با این حال، چنین گزینه های زیادی وجود دارد، و دانشمندان به سادگی نمی دانند کدام یک از گزینه های موجود صحیح است. امید است که مشاهدات گرانشی به حل این مشکل کمک کند. بر این لحظهسیگنال پاسخ روشنی نداد، اما در حال حاضر به تخمین شکل ستاره کمک می کند، که بستگی به جاذبه گرانشی بدن دوم (ستاره) دارد.

ستاره نوترونی
ستاره ای که عمدتاً از نوترون ساخته شده است. نوترون یک ذره زیر اتمی خنثی است که یکی از اجزای اصلی ماده است. فرضیه وجود ستارگان نوترونی توسط اخترشناسان W. Baade و F. Zwicky بلافاصله پس از کشف نوترون در سال 1932 مطرح شد. اما این فرضیه تنها پس از کشف تپ اخترها در سال 1967 توسط مشاهدات تأیید شد.
همچنین ببینیدتپاختر. ستاره های نوترونیدر نتیجه فروپاشی گرانشی ستارگان عادی با جرم چندین برابر خورشید تشکیل شده اند. چگالی یک ستاره نوترونی نزدیک به چگالی است هسته اتمی، یعنی 100 میلیون برابر بیشتر از چگالی ماده معمولی. بنابراین، علیرغم جرم عظیمی که دارد، یک ستاره نوترونی شعاع تقریباً تقریباً دارد. 10 کیلومتر. به دلیل شعاع کوچک یک ستاره نوترونی، نیروی گرانش روی سطح آن بسیار زیاد است: حدود 100 میلیارد برابر بیشتر از زمین. این ستاره توسط "فشار انحطاط" ماده نوترونی متراکم که به دمای آن بستگی ندارد از فروپاشی محافظت می شود. با این حال، اگر جرم یک ستاره نوترونی از حدود 2 خورشیدی بیشتر شود، نیروی گرانش از این فشار فراتر می رود و ستاره نمی تواند در برابر فروپاشی مقاومت کند.
همچنین ببینیدفروپاشی گرانشی. ستارگان نوترونی دارای میدان مغناطیسی بسیار قوی هستند که به 10 12-10 13 G در سطح می رسد (برای مقایسه: زمین حدود 1 G دارد). دو نوع مختلف از اجرام آسمانی با ستاره های نوترونی مرتبط هستند.
تپ اخترها (تپ اخترهای رادیویی).این اجسام پالس های امواج رادیویی را کاملاً منظم ساطع می کنند. مکانیسم تابش کاملاً مشخص نیست، اما اعتقاد بر این است که یک ستاره نوترونی در حال چرخش یک پرتو رادیویی را در جهتی مرتبط با میدان مغناطیسی خود منتشر می کند که محور تقارن آن با محور چرخش ستاره منطبق نیست. بنابراین، چرخش باعث چرخش پرتو رادیویی می شود که به طور دوره ای به سمت زمین هدایت می شود.
اشعه ایکس دو برابر می شود.منابع پرتو ایکس تپنده نیز با ستارگان نوترونی مرتبط هستند که بخشی از یک سیستم دوتایی با یک ستاره عادی پرجرم هستند. در چنین سیستم‌هایی، گاز از سطح یک ستاره معمولی به یک ستاره نوترونی می‌افتد و تا سرعت بسیار زیادی شتاب می‌گیرد. هنگام برخورد با سطح یک ستاره نوترونی، گاز 10-30٪ از انرژی استراحت خود را آزاد می کند، در حالی که در طول واکنش های هسته ای این رقم به 1٪ نمی رسد. گرم شده به درجه حرارت بالاسطح یک ستاره نوترونی به منبع تابش اشعه ایکس تبدیل می شود. با این حال، سقوط گاز به طور یکنواخت در تمام سطح رخ نمی دهد: میدان مغناطیسی قوی یک ستاره نوترونی، گاز یونیزه شده در حال سقوط را جذب می کند و آن را به سمت قطب های مغناطیسی هدایت می کند، جایی که مانند یک قیف می افتد. بنابراین، تنها نواحی قطبی بسیار داغ می‌شوند و در یک ستاره در حال چرخش آنها به منابع پالس‌های پرتو ایکس تبدیل می‌شوند. پالس های رادیویی از چنین ستاره ای دیگر دریافت نمی شوند، زیرا امواج رادیویی در گاز اطراف آن جذب می شوند.
ترکیب.چگالی یک ستاره نوترونی با عمق افزایش می یابد. در زیر لایه ای از جو به ضخامت تنها چند سانتی متر، یک پوسته فلزی مایع به ضخامت چندین متر و در زیر آن یک پوسته جامد به ضخامت یک کیلومتر وجود دارد. ماده پوست شبیه فلز معمولی است، اما بسیار متراکم تر است. در قسمت بیرونی پوست عمدتاً آهن است. با عمق، نسبت نوترون در ترکیب آن افزایش می یابد. جایی که چگالی به حدود. 4*10 11 گرم بر سانتی متر مکعب، نسبت نوترون ها به قدری افزایش می یابد که برخی از آنها دیگر بخشی از هسته نیستند، بلکه یک محیط پیوسته را تشکیل می دهند. در آنجا، این ماده مانند "دریایی" از نوترون ها و الکترون ها است که در آن هسته اتم ها در هم قرار گرفته اند. و با تراکم تقریبی 2*10 14 گرم بر سانتی متر مکعب (چگالی هسته اتم)، تک تک هسته ها به طور کلی ناپدید می شوند و چیزی که باقی می ماند یک "مایع" نوترونی پیوسته با مخلوطی از پروتون و الکترون است. این احتمال وجود دارد که نوترون ها و پروتون ها مانند یک مایع ابر سیال رفتار کنند، شبیه هلیوم مایع و فلزات ابررسانا در آزمایشگاه های زمینی.

در تراکم های حتی بالاتر، بیشتر اشکال غیر معمولمواد شاید نوترون ها و پروتون ها به ذرات حتی کوچکتر - کوارک ها تجزیه شوند. همچنین ممکن است پی مزون های زیادی متولد شوند که به اصطلاح میعانات پیون را تشکیل می دهند.
همچنین ببینید
ذرات عمومی;
ابررسانایی؛
فوق سیالی.
ادبیات
ستارگان و تپ اخترهای نوترونی دایسون اف، تر هار دی. M., 1973 Lipunov V.M. اخترفیزیک ستارگان نوترونی م.، 1987

دایره المعارف کولیر. - جامعه باز. 2000 .

ببینید "ستاره نوترون" در سایر لغت نامه ها چیست:

ستاره نوترون، ستاره ای بسیار کوچک با چگالی بالا، متشکل از نوترون ها. است آخرین مرحلهتکامل بسیاری از ستارگان ستارگان نوترونی زمانی تشکیل می شوند که یک ستاره پرجرم در حال شعله ور شدن باشد ستاره SUPERNOVA، منفجر شدن آنها... ... فرهنگ دانشنامه علمی و فنی

ستاره ای که ماده آن طبق مفاهیم نظری عمدتاً از نوترون تشکیل شده است. نوترونی شدن ماده با فروپاشی گرانشی یک ستاره پس از اتمام سوخت هسته ای آن همراه است. چگالی متوسط ​​ستارگان نوترونی 2.1017 ... فرهنگ لغت بزرگ دایره المعارفی

ساختار یک ستاره نوترونی. ستاره نوترونی یک جرم نجومی است که یکی از محصولات نهایی ... ویکی پدیا

ستاره ای که ماده آن طبق مفاهیم نظری عمدتاً از نوترون تشکیل شده است. چگالی متوسط ​​چنین ستاره ای ستاره نوترونی 2·1017 کیلوگرم بر متر مکعب است، شعاع متوسط ​​آن 20 کیلومتر است. تشخیص داده شده توسط گسیل رادیویی پالس، به تپ اخترها مراجعه کنید... فرهنگ لغت نجومی

ستاره ای که ماده آن طبق مفاهیم نظری عمدتاً از نوترون تشکیل شده است. نوترونی شدن ماده با فروپاشی گرانشی یک ستاره پس از اتمام سوخت هسته ای آن همراه است. چگالی متوسط ​​یک ستاره نوترونی... ... فرهنگ لغت دایره المعارفی

یک ستاره تعادل هیدرواستاتیک، که ازدحام عمدتاً در آن تشکیل شده است. از نوترون ها در نتیجه تبدیل پروتون ها به نوترون تحت نیروهای گرانشی تشکیل شده است. فروپاشی در مراحل نهایی تکامل ستارگان نسبتاً پرجرم (با جرم چندین برابر بیشتر از... ... علوم طبیعی. فرهنگ لغت دایره المعارفی

ستاره نوترونی- یکی از مراحل تکامل ستارگان، زمانی که در نتیجه فروپاشی گرانشی، به اندازه های کوچک فشرده می شود (شعاع توپ 10-20 کیلومتر است) که الکترون ها به هسته اتم ها فشرده می شوند و خنثی می شوند. بار آنها، همه ماده ستاره می شود... ... آغاز علوم طبیعی مدرن

ستاره نوترونی کالور اخترشناسان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در ایالات متحده آمریکا و دانشگاه مک گیل کانادا در صورت فلکی دب صغیر آن را کشف کردند. ستاره از نظر خصوصیات غیرعادی است و شبیه هیچ... ... ویکی پدیا نیست

- (ستاره فراری انگلیسی) ستاره ای که نسبت به محیط بین ستاره ای اطراف با سرعت غیرعادی زیاد حرکت می کند. حرکت مناسب چنین ستاره ای اغلب دقیقاً نسبت به انجمن ستاره ای نشان داده می شود که یکی از اعضای آن... ... ویکی پدیا

بعد از یک انفجار ابرنواختر رخ می دهد.

این گرگ و میش زندگی یک ستاره است. گرانش آن چنان قوی است که الکترون ها را از مدار اتم ها پرتاب می کند و آنها را به نوترون تبدیل می کند.

وقتی او حمایت خود را از دست می دهد فشار داخلی، فرو می ریزد و این منجر به انفجار ابرنواختر.

بقایای این جسم به یک ستاره نوترونی تبدیل می شود که جرم آن 1.4 برابر جرم خورشید و شعاع آن تقریباً برابر با شعاع منهتن در ایالات متحده است.

وزن یک تکه قند با چگالی یک ستاره نوترونی برابر است با...

اگر مثلا یک تکه شکر به حجم 1 سانتی متر مکعب بردارید و تصور کنید که از آن درست شده است ماده ستاره نوترونی، پس جرم آن تقریباً یک میلیارد تن خواهد بود. این برابر با جرم تقریباً 8 هزار ناو هواپیمابر است. شی کوچک با چگالی باور نکردنی!

ستاره نوترونی تازه متولد شده سرعت چرخش بالایی دارد. هنگامی که یک ستاره پرجرم به یک ستاره نوترونی تبدیل می شود، سرعت چرخش آن تغییر می کند.

یک ستاره نوترونی در حال چرخش یک مولد الکتریکی طبیعی است. چرخش آن یک میدان مغناطیسی قدرتمند ایجاد می کند. این نیروی عظیم مغناطیس الکترون ها و سایر ذرات اتم را جذب می کند و آنها را با سرعت فوق العاده به اعماق کیهان می فرستد. ذرات با سرعت بالا تمایل به انتشار تشعشع دارند. سوسو زدنی که در ستاره های تپ اختر مشاهده می کنیم تابش این ذرات است.اما ما فقط زمانی متوجه آن می شویم که تشعشع آن در جهت ما باشد.

ستاره نوترونی در حال چرخش یک تپ اختر است، یک جرم عجیب و غریب که پس از یک انفجار ابرنواختر ایجاد شده است. این غروب زندگی اوست.

چگالی ستارگان نوترونی به طور متفاوتی توزیع شده است. آنها پوستی دارند که به طرز باورنکردنی متراکم است. اما نیروهای درون یک ستاره نوترونی می توانند پوسته را سوراخ کنند. و هنگامی که این اتفاق می افتد، ستاره موقعیت خود را تنظیم می کند، که منجر به تغییر در چرخش آن می شود. به این می گویند: پوست ترک خورده است. یک انفجار در یک ستاره نوترونی رخ می دهد.

مقالات

>

یک تپ اختر (صورتی) در مرکز کهکشان M82 دیده می شود.

کاوش کنید تپ اخترها و ستاره های نوترونیکیهان: توضیحات و ویژگی ها با عکس ها و فیلم ها، ساختار، چرخش، چگالی، ترکیب، جرم، دما، جستجو.

تپ اختر

تپ اختراجسام فشرده کروی هستند که ابعاد آنها از مرز فراتر نمی رود شهر بزرگ. نکته شگفت انگیز این است که با چنین حجمی از نظر جرم از جرم خورشید فراتر می روند. آنها برای مطالعه حالت های شدید ماده، شناسایی سیارات فراتر از منظومه ما و اندازه گیری فواصل کیهانی استفاده می شوند. علاوه بر این، آنها به یافتن امواج گرانشی کمک کردند که نشان دهنده رویدادهای پرانرژی، مانند برخوردهای پرجرم است. اولین بار در سال 1967 کشف شد.

تپ اختر چیست؟

اگر به دنبال یک تپ اختر در آسمان بگردید، به نظر می رسد که یک ستاره چشمک زن معمولی است که ریتم خاصی را دنبال می کند. در واقع نور آنها سوسو نمی زند و نمی تپد و به صورت ستاره ظاهر نمی شوند.

تپ اختر دو پرتو باریک و پایدار از نور را در جهت مخالف تولید می کند. اثر سوسو زدن ایجاد می شود زیرا آنها می چرخند (اصل چراغ). در این لحظه پرتو به زمین برخورد می کند و سپس دوباره می چرخد. چرا این اتفاق می افتد؟ واقعیت این است که پرتو نور یک تپ اختر معمولاً با محور چرخش آن همسو نیست.

اگر چشمک زدن با چرخش ایجاد شود، آنگاه سرعت پالس ها سرعت چرخش تپ اختر را منعکس می کند. در مجموع 2000 تپ اختر پیدا شد که بیشتر آنها یک بار در ثانیه می چرخند. اما تقریباً 200 شی وجود دارد که در یک زمان موفق به انجام صد انقلاب می شوند. سریعترین آنها را میلی ثانیه می نامند، زیرا تعداد دور آنها در ثانیه برابر با 700 است.

تپ اخترها را نمی توان ستاره ها، حداقل "زنده" در نظر گرفت. در عوض، آنها ستاره های نوترونی هستند که پس از اتمام سوخت یک ستاره عظیم و فروپاشی شکل گرفته اند. در نتیجه، یک انفجار قوی ایجاد می شود - یک ابرنواختر، و مواد متراکم باقی مانده به یک ستاره نوترونی تبدیل می شود.

قطر تپ اخترها در کیهان به 20-24 کیلومتر می رسد و جرم آنها دو برابر خورشید است. برای اینکه به شما ایده بدهم، یک تکه از چنین جسمی به اندازه یک حبه قند 1 میلیارد تن وزن خواهد داشت. یعنی چیزی به وزن اورست در دست شما جا می شود! درست است، یک شی حتی متراکم تر وجود دارد - یک سیاهچاله. پرجرم ترین جرم به 2.04 خورشید می رسد.

تپ اخترها میدان مغناطیسی قوی ای دارند که 100 میلیون تا 1 کوادریلیون بار قوی تر از زمین است. برای اینکه یک ستاره نوترونی شروع به انتشار نوری مانند تپ اختر کند، باید نسبت مناسبی از قدرت میدان مغناطیسی و سرعت چرخش داشته باشد. این اتفاق می افتد که یک پرتو از امواج رادیویی ممکن است از میدان دید یک تلسکوپ زمینی عبور نکند و نامرئی بماند.

تپ اخترهای رادیویی

اخترفیزیکدان آنتون بریوکوف در مورد فیزیک ستارگان نوترونی، کاهش سرعت چرخش و کشف امواج گرانشی:

چرا تپ اخترها می چرخند؟

کندی تپ اختر یک چرخش در ثانیه است. سریعترین آنها تا صدها دور در ثانیه شتاب دارند و میلی ثانیه نامیده می شوند. فرآیند چرخش به این دلیل رخ می دهد که ستارگانی که از آنها تشکیل شده اند نیز می چرخند. اما برای رسیدن به این سرعت، به یک منبع اضافی نیاز دارید.

محققان بر این باورند که تپ اخترهای میلی ثانیه ای با ربودن انرژی از همسایه ها شکل گرفته اند. ممکن است متوجه وجود یک ماده خارجی شوید که سرعت چرخش را افزایش می دهد. و این چیز خوبی برای همراه آسیب دیده نیست، که می تواند روزی به طور کامل توسط تپ اختر مصرف شود. چنین سیستم هایی بیوه سیاه نامیده می شوند ظاهر خطرناکعنکبوت).

تپ اخترها قادر به ساطع نور در چندین طول موج (از رادیو گرفته تا پرتوهای گاما) هستند. اما آنها چگونه این را انجام میدهند؟ دانشمندان هنوز نمی توانند پاسخ دقیقی پیدا کنند. اعتقاد بر این است که مکانیسم جداگانه ای مسئول هر طول موج است. پرتوهای بیکن مانند از امواج رادیویی ساخته شده اند. آنها روشن و باریک هستند و شبیه نور منسجم هستند، جایی که ذرات یک پرتو متمرکز را تشکیل می دهند.

هرچه سرعت چرخش بیشتر باشد، میدان مغناطیسی ضعیف تر است. اما سرعت چرخش برای آنها کافی است تا پرتوهایی به روشنی پرتوهای آهسته ساطع کنند.

در حین چرخش، میدان مغناطیسی یک میدان الکتریکی ایجاد می کند که می تواند ذرات باردار را به حالت متحرک (جریان الکتریکی) برساند. ناحیه بالای سطحی که میدان مغناطیسی در آن غالب است، مگنتوسفر نامیده می شود. در اینجا ذرات باردار شتاب باورنکردنی دارند سرعت های بالابه دلیل قوی میدان الکتریکی. هر بار که شتاب می گیرند، نور ساطع می کنند. در محدوده نوری و اشعه ایکس نمایش داده می شود.

در مورد اشعه گاما چطور؟ تحقیقات نشان می دهد که منبع آنها را باید در جای دیگری نزدیک تپ اختر جستجو کرد. و آنها شبیه یک طرفدار خواهند بود.

جستجوی تپ اخترها

تلسکوپ های رادیویی روش اصلی برای جستجوی تپ اخترها در فضا هستند. آنها در مقایسه با اجسام دیگر کوچک و کم نور هستند، بنابراین شما باید کل آسمان را اسکن کنید و به تدریج این اجسام وارد لنز می شوند. بیشتر آنها با استفاده از رصدخانه پارکز در استرالیا پیدا شدند. داده های جدید زیادی از آنتن آرایه کیلومتر مربعی (SKA) از سال 2018 در دسترس خواهد بود.

در سال 2008 تلسکوپ GLAST به فضا پرتاب شد که 2050 تپ اختر ساطع کننده اشعه گاما را پیدا کرد که 93 مورد آن میلی ثانیه بود. این تلسکوپ فوق العاده مفید است زیرا کل آسمان را اسکن می کند، در حالی که تلسکوپ های دیگر فقط مناطق کوچکی را در طول هواپیما برجسته می کنند.

یافتن طول موج های مختلف می تواند چالش برانگیز باشد. واقعیت این است که امواج رادیویی فوق العاده قدرتمند هستند، اما ممکن است به سادگی وارد عدسی تلسکوپ نشوند. اما تشعشعات گاما در بیشتر آسمان پخش می شود، اما از نظر روشنایی پایین تر است.

اکنون دانشمندان از وجود 2300 تپ اختر که از طریق امواج رادیویی و 160 تپ اختر از طریق پرتوهای گاما یافت می شوند، می دانند. تپ اخترهای 240 میلی ثانیه ای نیز وجود دارند که 60 تای آنها پرتوهای گاما را تولید می کنند.

استفاده از تپ اخترها

تپ اخترها تنها اشیاء فضایی شگفت انگیز نیستند، بلکه ابزارهای مفیدی نیز هستند. نور ساطع شده می تواند چیزهای زیادی در مورد آن بگوید فرآیندهای داخلی. یعنی محققان قادر به درک فیزیک ستارگان نوترونی هستند. این اشیاء چنین هستند فشار بالاکه رفتار ماده با حالت معمول متفاوت است. محتوای عجیب ستارگان نوترونی "خمیر هسته ای" نامیده می شود.

تپ اخترها به دلیل دقت نبض هایشان فواید زیادی دارند. دانشمندان اجسام خاص را می شناسند و آنها را به عنوان ساعت های کیهانی درک می کنند. اینگونه بود که حدس و گمان در مورد حضور سیارات دیگر ظاهر شد. در واقع، اولین سیاره فراخورشیدی یافت شده در حال گردش به دور یک تپ اختر بود.

فراموش نکنید که تپ اخترها در حالی که "چشمک می زنند" به حرکت خود ادامه می دهند، به این معنی که می توان از آنها برای اندازه گیری فواصل کیهانی استفاده کرد. آنها همچنین در آزمایش نظریه نسبیت انیشتین، مانند لحظات با گرانش، شرکت داشتند. اما منظم بودن ضربان می تواند توسط امواج گرانشی مختل شود. این در فوریه 2016 مورد توجه قرار گرفت.

قبرستان های تپ اختر

به تدریج تمام تپ اخترها کند می شوند. انرژی تابش توسط میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط چرخش تامین می شود. در نتیجه قدرت خود را نیز از دست می دهد و ارسال پرتو متوقف می شود. دانشمندان خط خاصی را ترسیم کرده اند که در آن اشعه گاما هنوز در مقابل امواج رادیویی قابل تشخیص است. به محض اینکه تپ اختر پایین می افتد، در قبرستان تپ اختر نوشته می شود.

اگر یک تپ اختر از بقایای ابرنواختر تشکیل شده باشد، پس دارای ذخیره عظیم انرژی است و سرعت سریعچرخش به عنوان مثال می توان به جسم جوان PSR B0531+21 اشاره کرد. می تواند چند صد هزار سال در این مرحله بماند و پس از آن شروع به از دست دادن سرعت می کند. تپ اخترهای میانسال اکثریت جمعیت را تشکیل می دهند و فقط امواج رادیویی تولید می کنند.

با این حال، یک تپ اختر می تواند عمر خود را افزایش دهد اگر یک ماهواره در نزدیکی وجود داشته باشد. سپس مواد خود را بیرون می کشد و سرعت چرخش را افزایش می دهد. چنین تغییراتی می تواند در هر زمانی رخ دهد، به همین دلیل است که تپ اختر قادر به تولد دوباره است. چنین تماسی سیستم دوتایی اشعه ایکس با جرم کم نامیده می شود. قدیمی ترین تپ اخترها میلی ثانیه ای هستند. برخی از آنها به میلیاردها سال سن می رسند.

ستاره های نوترونی

ستاره های نوترونی- اجرام مرموز، بیش از 1.4 برابر جرم خورشید. آنها پس از انفجار ستارگان بزرگتر متولد می شوند. بیایید این تشکیلات را بهتر بشناسیم.

وقتی ستاره ای 4 تا 8 برابر بزرگتر از خورشید منفجر می شود، هسته ای با چگالی بالا باقی می ماند و به فروپاشی ادامه می دهد. گرانش آنقدر به ماده ای فشار می آورد که باعث می شود پروتون ها و الکترون ها با هم ترکیب شوند و به نوترون تبدیل شوند. اینگونه است که یک ستاره نوترونی با چگالی بالا متولد می شود.

قطر این اجرام عظیم تنها به 20 کیلومتر می رسد. برای اینکه تصوری از چگالی داشته باشید، تنها یک پیمانه از مواد ستاره نوترونی یک میلیارد تن وزن دارد. گرانش روی چنین جسمی 2 میلیارد بار قوی‌تر از زمین است و این نیرو برای عدسی‌های گرانشی کافی است و به دانشمندان اجازه می‌دهد پشت ستاره را ببینند.

شوک ناشی از انفجار یک پالس به جا می گذارد که باعث می شود ستاره نوترونی بچرخد و به چندین دور در ثانیه برسد. اگرچه می توانند تا 43000 بار در دقیقه شتاب بگیرند.

لایه های مرزی نزدیک اجسام فشرده

والری سلیمانوف، اخترفیزیکدان در مورد پیدایش قرص های برافزایشی، باد ستاره ای و ماده در اطراف ستارگان نوترونی:

فضای داخلی ستارگان نوترونی

اخترفیزیکدان سرگئی پوپوف در مورد وضعیت های شدید ماده، ترکیب ستارگان نوترونی و روش های مطالعه فضای داخلی:

وقتی یک ستاره نوترونی به عنوان بخشی از سیستم دوگانه، جایی که ابرنواختر منفجر شد، تصویر حتی چشمگیرتر به نظر می رسد. اگر ستاره دوم از نظر جرم کمتر از خورشید باشد، جرم همراه را به سمت "لوب روشه" می کشد. این یک ابر کروی از مواد است که به دور یک ستاره نوترونی می چرخد. اگر ماهواره 10 برابر بزرگتر از جرم خورشید بود، انتقال جرم نیز تنظیم شده است، اما نه چندان پایدار. این ماده در امتداد قطب های مغناطیسی جریان می یابد، گرم می شود و ضربان های اشعه ایکس ایجاد می کند.

تا سال 2010، 1800 تپ اختر با استفاده از تشخیص رادیویی و 70 تپ اختر با استفاده از پرتوهای گاما پیدا شد. برخی از نمونه ها حتی سیاره داشتند.

انواع ستاره های نوترونی

برخی از نمایندگان ستارگان نوترونی دارای فواره هایی از مواد هستند که تقریباً با سرعت نور در جریان هستند. وقتی از کنار ما می گذرند، مثل نور فانوس دریایی چشمک می زنند. به همین دلیل به آنها تپ اختر می گویند.

محصول نهایی تکامل ستارگان ستاره های نوترونی نامیده می شوند. اندازه و وزن آنها به سادگی شگفت انگیز است! دارای اندازه ای تا 20 کیلومتر قطر اما وزنی به اندازه . چگالی ماده در یک ستاره نوترونی چندین برابر چگالی یک هسته اتمی است. ستارگان نوترونی در هنگام انفجار ابرنواختر ظاهر می شوند.

بیشتر ستاره های نوترونی شناخته شده تقریباً 1.44 جرم خورشیدی دارندو برابر با حد جرم چاندراسخار است. اما از نظر تئوری ممکن است که آنها تا 2.5 جرم داشته باشند. سنگین ترین کشف شده تا به امروز دارای وزن 1.88 خورشیدی است و Vele X-1 نام دارد و دومی با جرم 1.97 جرم خورشیدی PSR J1614-2230 است. با افزایش بیشتر چگالی، ستاره به کوارک تبدیل می شود.

میدان مغناطیسی ستارگان نوترونی بسیار قوی است و به 10.12 درجه G می رسد، میدان زمین 1 G است. از سال 1990، برخی از ستارگان نوترونی به عنوان مگنتار شناسایی شدند - اینها ستارگانی هستند که میدان مغناطیسی آنها بسیار فراتر از 10 تا 14 درجه گاوس است. در چنین میدان های مغناطیسی بحرانی، تغییرات فیزیک، اثرات نسبیتی (خم شدن نور توسط یک میدان مغناطیسی) و قطبش خلاء فیزیکی ظاهر می شود. ستاره های نوترونی پیش بینی و سپس کشف شدند.

اولین فرضیات توسط والتر بااد و فریتز زویکی در سال 1933 مطرح شد، آنها این فرض را مطرح کردند که ستاره های نوترونی در نتیجه یک انفجار ابرنواختری متولد می شوند. طبق محاسبات، تابش این ستارگان بسیار ناچیز است، تشخیص آن به سادگی غیرممکن است. اما در سال 1967، جوسلین بل، دانشجوی فارغ التحصیل Huish کشف کرد که پالس های رادیویی منظمی را منتشر می کرد.

چنین تکانه‌هایی در نتیجه چرخش سریع جسم به دست آمد. اما ستارگان معمولی به سادگی به دور از چنین چرخشی قوی پرواز می کنند، و بنابراین آنها تصمیم گرفتند که آنها ستاره های نوترونی هستند.

تپ اخترها به ترتیب نزولی سرعت چرخش:

اجکتور یک تپ اختر رادیویی است. سرعت چرخش کم و میدان مغناطیسی قوی. چنین تپ اختری دارای میدان مغناطیسی است و ستاره به همان اندازه می چرخد سرعت زاویهای. در یک لحظه خاص، سرعت خطی میدان به سرعت نور می رسد و شروع به تجاوز از آن می کند. علاوه بر این، میدان دوقطبی نمی تواند وجود داشته باشد و خطوط قدرت میدان شکسته می شوند. با حرکت در امتداد این خطوط، ذرات باردار به صخره ای می رسند و جدا می شوند، بنابراین ستاره نوترونی را ترک می کنند و می توانند تا هر فاصله ای تا بی نهایت پرواز کنند. بنابراین، این تپ اخترها اجکتور (پرتاب کردن، پرتاب کردن) - تپ اخترهای رادیویی نامیده می شوند.

پروانه، دیگر سرعت چرخش مشابه اجکتور برای شتاب دادن ذرات به سرعت پس از نور را ندارد، بنابراین نمی تواند یک تپ اختر رادیویی باشد. اما سرعت چرخش آن هنوز بسیار زیاد است، ماده جذب شده توسط میدان مغناطیسی هنوز نمی تواند روی ستاره بیفتد، یعنی برافزایش رخ نمی دهد. چنین ستاره هایی بسیار ضعیف مورد مطالعه قرار گرفته اند، زیرا مشاهده آنها تقریبا غیرممکن است.

ایجاد کننده یک تپ اختر اشعه ایکس است. ستاره دیگر به این سرعت نمی چرخد ​​و ماده شروع به سقوط روی ستاره می کند و در امتداد خط میدان مغناطیسی سقوط می کند. هنگامی که روی یک سطح جامد نزدیک قطب سقوط می کند، این ماده تا ده ها میلیون درجه گرم می شود و در نتیجه تابش اشعه ایکس ایجاد می شود. تپش ها در نتیجه این واقعیت است که ستاره هنوز در حال چرخش است و از آنجایی که مساحت سقوط ماده تنها حدود 100 متر است، این نقطه به طور دوره ای از دید ناپدید می شود.