Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Начала физики. 42. Нейтронные звезды.

      В предыдущем разделе мы поняли, что белые карлики предельной массы m 1,2 Msun представляют собой шары максимально сжатой электронной жидкости из почти релятивистских электронов, в которой плавают ядра разных элементов таблицы Менделеева. Но что будет происходить с остатком звезды с массой, заметно превышающей указанный выше предел массы в 1,2 Msun? Ведь гравитация неумолима!


      1. Рождение нейтронных звезд.
      Равновесие остатка звезды с массой m 1,2 Msun или меньшей обеспечивается балансом сил гравитации и давления электронной жидкости из почти релятивистских электронов. Но у звезд с первоначальной массой больше 8-10 Msun после сброса большей части массы в форме взрыва сверхновой масса остатка обычно превышает величину m 1,2 Msun. В таких остатках давления электронной жидкости для обеспечения равновесия оказывается недостаточно. Гравитация сжимает этот остаток и какая-то часть электронов захватывается протонами (с излучением электронных антинейтрино). Которые превращаются в результате такого захвата в нейтроны. Давление электронной жидкости падает и начинается лавинообразный процесс превращения пар протонов и электронов в нейтроны.

      В результате такого процесса образуется объект, состоящий практически полностью из нейтронов, и потому называемый нейтронной звездой (НЗ). Таких звезд  уже открыто более 2,5 тысяч. Закон сохранения момента импульса при сжатии остатка звезды в нейтронную звезду приводит к тому, что период обращения НЗ вокруг своей оси оказывается чрезвычайно малым. В большинстве известных НЗ он укладывается в интервал 1,4 - 30 миллисекунд. Хотя встречаются НЗ и близким к секундному периоду вращения.

      Нейтронные звезды были обнаружены по излучению со своих магнитных полюсов, светящих в радиодиапазоне или других диапазонах как фонарик, ось которого не совпадает с осью его вращения. Быстрое вращение таких источников излучения привело к присвоению им названия пульсаров. Открыла первую НЗ аспирантка Джоселин Белл в 1967 году, шеф которой за это открытие через 7 лет получил Нобелевскую премию.

      2. Немного истории христианства.
      В начале 1054 года папа Лев IX послал в Константинополь большую делегацию во главе с кардиналом Гумбертом решать с патриархом Михаилом Керуларием важнейший геополитическую проблему того времени - единства христианской церкви. Несколько месяцев шли переговоры. И, вроде бы, уже начали договариваться. Но 4 июля Всевышний явил великое знамение, переговоры были прерваны, Гумберт возложил на престол храма Святой Софии папскую грамоту о низложении и отлучении от церкви константинопольского патриарха Михаила и раскол церкви на католическую и православную оформился бесповоротно.

      Какое же знамение явил христианам Всевышний? 4 июля 1054 года на земном небе зажглась очень яркая звезда (сверхновая - 1054). Видимая невооруженным глазом даже в дневное время на протяжении 3-х недель. Современники отмечали, что она была примерно раз в 5 ярче Венеры. На месте этой звезды сейчас видна Крабовидная туманность. Расстояние до нее примерно 6500 световых лет. А центре этой туманности находится нейтронная звезда, комплексный снимок которой (синий цвет - радиоизлучение, красный - излучение в оптическом диапазоне) таков:


      3. Параметры нейтронных звезд.
      Диапазон масс большинства известных НЗ лежит в интервале 1,3 - 2,1 Мsun. Известна одна НЗ с массой 2,17 Мsun. Состояние вещества внутри нейтронной звезды принято называть вырожденным нейтронным ферми-газом. Определение это идентично похожему на него определению вырожденный электронный ферми-газ для белых карликов. Но если сделать оценки, аналогичные оценкам в предыдущем разделе для белых карликов, то мы увидим, что вещество предельно массивных нейтронных звезд представляет собой максимально сжатую жидкость из релятивистских нейтронов.

      Есть две НЗ с довольно точно измеренными радиусами и массами (R1 = 12,7км, M1 = 1,3Ms; R2 = 13,0км, M2 = 1,4Ms). Средняя плотность вещества в них ρ ρяд ~ 3*1014 г/см3. Как раз такая плотность характерна для ядер атомов с большими атомными номерами в таблице Менделеева. Оценим теперь размер известной из наблюдений НЗ максимальной массы. При такой плотности радиус НЗ с массой 2,17 Мsun. оказался бы равным RНЗмакс 15 км. Но плотность вещества внутри нейтрона примерно вдвое больше (мысленно сожмите шарики-нейтроны в кубики): ρнз ~ 6*1014 г/см3. И если считать, что в нейтронных звездах плотность вещества близка к этой величине, то радиус НЗ максимально известной массы:  RНЗмакс 12 км. Обе оценки хорошо согласуются с наблюдательными оценками. И обе заметно превышают гравитационный радиус (радиус горизонта событий) для массы в 2,17 Мsun, который равен 6,4 километра (граврадиус пропорционален массе объекта и для солнечной массы равен 2,95 км).
Tags: Начала физики
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Конец МКС?

    Объявлено о прекращении участия России в МКС. Аккуратно объявлено - после 2024 года. Как раз тогда, когда истечет второе продление ее эксплутации…

  • Птичка поет кольцами...

    Не только лишь особо тренированные курильшики способны выпускать дым кольцами. Делают это и птички. Разумеется, выпуская из клюва не дым, а…

  • Путин, скорее всего, согласится. И потому окончательно проиграет.

    Политика - это игра в мяч. И тот, кто отдает мяч-инициативу в руки противника, тот, как правило, проигрывает. Менее суток в руках Путина был…

promo moralg march 5, 2018 03:01 44
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 3 comments