Нейтрон і однойменна зірка
Після передбачення в 30-х роках XX століття про існування нейтронних зірок і після того, як був відкритий нейтрон (1932), Бааде Ст. разом з Цвікі Ф. у 1933 році на з'їзді фізиків у Америці заявили про можливість утворення об'єкта під назвою нейтронна зірка. Це космічне тіло, що виникає в процесі вибуху наднових.Проте всі викладки були тільки теоретичними, так як довести на практиці таку теорію не представлялося можливим із-за відсутності відповідного астрономічного обладнання і надто малих розмірів нейтронної зірки. Але в 1960 році стала розвиватися рентгенівська астрономія. Тоді, зовсім несподівано, нейтронні зірки були відкриті завдяки радионаблюдениям.
Відкриття
1967 рік став знаменним в цій області. Белл Д., будучи аспіранткою Хьюиша Е., змогла відкрити космічний об'єкт – нейтронну зірку. Це випускає постійне випромінювання радіохвильових імпульсів тіло. Феномен порівняли з космічним радіомаяком з-за вузької спрямованості радиолуча, який виходив від обертового дуже швидко об'єкта. Справа в тому, що будь-яка інша стандартна зірка не змогла б зберегти свою цілісність за такої високої обертальної швидкості. На це здатні тільки нейтронні зірки, серед яких першою відкритою став пульсар PSR B1919+21.Доля масивних зірок дуже відрізняється від маленьких. У таких світила настає момент, коли тиск газу вже не врівноважує гравітаційні сили. Такі процеси призводять до того, що зірка починає необмежено стискатися (коллапсировать). При масі зірки, що перевищує сонячну в 15-2 рази, колапс буде неминучим. У процесі стиснення газ всередині зоряного ядра нагрівається. Спочатку все відбувається дуже повільно.
Колапс
Досягаючи певної температури, протон здатний перетвориться у нейтрино, які відразу залишають зірку, несучи з собою енергію. Колапс буде посилюватися, поки всі протони не перейдуть у нейтрино. Таким чином утворюється пульсар, або нейтронна зірка. Це коллапсирующее ядро. Зовнішня оболонка при утворенні пульсара отримує енергію стиснення, яка після буде зі швидкістю не в одну тисячу км/сек. викинута в простір. При цьому утворюється ударна хвиля, здатна привести до нового звездообразованию. У світність такої зірки в мільярди разів перевищить первісну. Після такого процесу, протягом часу від одного тижня до місяця, зірка випромінює світло в кількості, що перевищує цілу галактику. Таке небесне світило називають надновою зіркою. Її вибух призводить до утворення туманності. У центрі туманності знаходиться пульсар, або нейтронна зірка. Це так званий нащадок зірки, яка вибухнула.
Візуалізація
В глибинах простору космосу відбуваються дивовижні події, серед яких - зіткнення зірок. Завдяки складної математичної моделі вченим НАСА вдалося візуалізувати буйство величезної кількості енергії і виродження матерії, задіяної в цьому. Перед очима спостерігачів розігрується неймовірно потужна картина космічного катаклізму. Ймовірність того, що відбудеться зіткнення нейтронних зірок, – дуже велика. Зустріч двох таких світил у просторі починається з їх заплутування в гравітаційних полях. Володіючи величезною масою, вони, так сказати, обмінюються обіймами. При зіткненні відбувається потужний вибух, що супроводжується неймовірно потужним викидом гамма-випромінювання.Якщо розглядати нейтронну зірку окремо, то це залишки після вибуху наднової, у якій життєвий цикл закінчується. Маса доживає свій вік зірки перевищує сонячну в 8-30 раз. Всесвіт часто освітлюється вибухами наднових світил. Ймовірність того, що нейтронні світила зустрінуться у всесвіті, досить висока.
Зустріч
Цікаво, що при зустрічі двох зірок розвиток подій не можна однозначно передбачити. Один з варіантів описує математичну модель, запропонована вченими НАСА з Центру космічних польотів. Процес починається з того, що дві нейтронні зірки розташовуються один від одного в космічному просторі на відстані, приблизно рівному 18 км. По космічними мірками нейтронні зірки з масою в 15-17 разів більше сонячної вважаються крихітними об'єктами. Їх діаметр коливається в межах 20 км. Завдяки такому невідповідності обсягу і маси нейтронна зірка є володаркою сильного гравітаційного і магнітного поля. Тільки уявіть собі: чайна ложка матерії нейтронного світила важить як уся гора Еверест!Виродження
Неймовірно високі гравітаційні хвилі нейтронної зірки, діючі навколо неї, є причиною того, що матерія не може знаходитися у вигляді окремих атомів, які починають руйнуватися. Сама ж матерія переходить у вирожденную нейтронну, в якій будова самих нейтронів не дасть можливості перейти зірці в сингулярність і потім - в чорну діру. Якщо ж маса вирожденной матерії почне збільшуватися через додавання до неї, то гравітаційні сили будуть в змозі подолати опір нейтронів. Тоді ніщо не буде перешкоджати руйнування структури, що утворилася в результаті зіткнення нейтронних зоряних об'єктів.
Математична модель
Вивчаючи ці небесні об'єкти, вчені прийшли до висновку, що щільність нейтронної зірки порівнянна з щільністю речовини в ядрі атома. Її показники знаходяться в межах від 1015 кг/м3 до 1018 кг/м3. Таким чином, самостійне існування електронів і протонів неможливо. Речовина зірки практично складається з одних нейтронів. Створена математична модель демонструє, як потужні періодичні гравітаційні взаємодії, що виникають між двома нейтронними зірками, проривають тонку оболонку двох зірок і викидають у простір, що оточує їх, величезна кількість випромінювання (енергії і матерії). Процес зближення відбувається дуже швидко, буквально за долі секунди. В результаті зіткнення утворюється тороидальное кільце матерії з новонародженою чорною дірою в центрі.
Важливе значення
Моделювання таких подій має важливе значення. Завдяки їм вчені змогли зрозуміти, як утворюються нейтронна зірка і чорна діра, що відбувається при зіткненні світил, яким чином зароджуються і вмирають наднові і багато інші процеси космічного простору. Всі ці події є джерелом появи самих важких хімічних елементів у Всесвіті, ще більш важких, ніж залізо, можуть утворитися іншим шляхом. Це говорить про дуже важливому значенні нейтронних зірок у Всесвіті. Обертання небесного об'єкта величезного обсягу навколо своєї осі вражає. Такий процес викликає колапс, але при всьому цьому маса нейтронної зірки практично залишається незмінною. Якщо уявити собі, що зірка продовжуватиме стискатися, то, згідно із законом збереження моменту обертання, кутова швидкість обертання зірки збільшиться до неймовірних значень. Якщо для повного обороту зірку потрібно було приблизно 10 діб, то в результаті вона буде використовувати той же оборот за 10 мілісекунд! Це неймовірні процеси!