La כוכב ניטרונים וכוכבי קווארק, כמו חורים שחורים, הם אובייקטים מרגשים. האסטרופיזיקה התפתחה מספיק כדי לתת לנו מידע רב ערך עליהם, מה שמעודד אותנו להמשיך לשים לב, בתקווה שקוסמולוגים יוכלו להבין אותם טוב יותר ולעזור לנו להבין בצורה מדויקת יותר את התהליך שמפעיל את האימון שלהם.
במאמר זה אנו הולכים לספר לכם כל מה שאתם צריכים לדעת על כוכבי נויטרונים, מאפייניהם ומוצאם.
כוכב ניטרונים
למרות שכוכבים אלה עם נויטרונים וקווארקים הם הגיבורים האמיתיים של מאמר זה, על מנת להבין אותם, אנו מעוניינים תחילה לסקור את תהליך חייהם של כוכבים. עם זאת, לפני שניכנס לקמח, נראה שחשוב לעשות הצהרת כוונות: לא תמצאו משוואה במאמר זה. הם אינם צריכים להבין בצורה מדויקת ואינטואיטיבית כיצד פועלים התהליכים הפיזיים המרגשים המסבירים את היווצרותם.
כוכבים מורכבים מענני אבק וגז הפזורים ברחבי היקום. כאשר הצפיפות של אחד העננים גבוהה מספיק, יפעל עליו כוח הכבידה, מה שיקדם את הופעתו של מנגנון בלתי נלאה הנקרא התכווצות כבידה, אשר יעבה את החומר הכלול בענן ויצור בהדרגה כוכבים קטנים או פרוטוסטארים. שלב זה של התפתחות הכוכבים נקרא הרצף הראשי, שבו כוכבים מקבלים אנרגיה באמצעות התכווצות כבידה.
מקור
אודות 70% מהמסה של כוכב הם מימן, 24-26% הם הליום ו-4-6% הנותרים הם שילוב של יסודות כימיים כבד יותר מהליום. חייו של כל כוכב מושפעים מהרכבו הראשוני, אך חשוב מכך, הוא מושפע עמוקות ממסתו, שהיא לא יותר מכמות החומר שהכבידה יכולה לצבור ולהתעבות בחלק מהחלל.
מעניין לציין שכוכבים מסיביים יותר צורכים דלק הרבה יותר מהר מכוכבים מסיביים פחות, כך שכפי שנראה לאורך המאמר הזה, יש להם תוחלת חיים קצרה יותר, והכי חשוב, הם אלימים ומרהיבים יותר. כאשר כיווץ הכבידה מעבה את החומר הכלול בענן, הטמפרטורה שלו עולה בהדרגה.
אם כמות החומר המצטברת גדולה מספיק, יופיעו בגרעין תנאי הלחץ והטמפרטורה הנדרשים להיתוך ספונטני של גרעיני מימן באמצעות תגובות היתוך גרעיני. כאשר הטמפרטורה של הליבה של הפרוטוסטאר מגיעה ל-10 מיליון מעלות צלזיוס, מתרחשת הצתה על ידי מימן. הרגע שבו התנאים האלה מתרחשים הוא הרגע שבו הכבשן הגרעיני מופעל. והכוכב מתחיל שלב הנקרא הרצף הראשי, שבמהלכו הוא שואב אנרגיה מהיתוך של גרעיני מימן.
היתוך ליבה
התוצר של היתוך מימן הוא גרעין הליום חדש, ולכן הרכב הכוכב מתחיל להשתנות. בתהליך זה משתחררת כמות גדולה של אנרגיה והכוכבים נאלצים להסתגל מחדש כל הזמן כדי לשמור על איזון הידרוסטטי. אסטרופיזיקאים יש להם כלים מתמטיים שיכולים לתאר תהליך זה בצורה מדויקת ביותר, אבל אנחנו מעוניינים לדעת ששיווי משקל הידרוסטטי הוא המסה השומרת על יציבות הכוכב.
כדי להשיג זאת, חיוני ששני כוחות מנוגדים יתקיימו יחדיו ויקיזו זה את זה. אחד מהם הוא כיווץ כבידה, שכפי שראינו, דוחס את החומר של הכוכב, סוחט אותו ללא רחמים. השני הוא לחץ הקרינה והגז, שהוא תוצאה של הצתת כבשן גרעיני, שמנסה להרחיב את הכוכב. ההסתגלות המתמדת שחווים כוכבים כאשר הם צורכים מימן ומייצרים גרעיני הליום חדשים אחראית לשמירה על איזון, אז התכווצות הכבידה מצד אחד, קרינה ולחץ גז מצד שני, נשמרים במפרץ.
בתהליך זה, ליבת הכוכב נאלצת להתכווץ כדי להעלות את הטמפרטורה שלו ולמנוע קריסת כבידה. אם הוא לא יכול לאזן את עצמו בגלל לחץ הקרינה והגז, הוא נידון להתמוטטות כבידה. אם המסה של הכוכב גדולה מספיק, הליבה שלו תתחמם ותדחס עד כדי כך שכאשר המימן יתרוקן, ליבת הליום תתמזג. מאותו רגע יתחיל תהליך שנקרא טריפל אלפא.
מאפייני כוכב ניוטרונים
תופעה זו מתארת את המנגנון שבאמצעותו מתמזגים שלושה גרעיני הליום ליצירת גרעין פחמן, והוא מתרחש בטמפרטורה הגבוהה יותר מטמפרטורת ההיתוך של גרעיני מימן. בתהליך זה, הכוכב ימשיך לצרוך את מאגרי ההליום שלו, לייצר גרעיני פחמן ולהסתגל מחדש כדי לשמור על איזון מושלם, שוב הודות להשפעות המשולבות של התכווצות כבידה וקרינה ולחץ גז. אז זה לא יפסיק לייצר פחמן.
כאשר יסוד זה מתרוקן בליבה, הוא מתכוונן מחדש, דוחס ומעלה שוב את הטמפרטורה שלו כדי למנוע קריסה כבידתית. מנקודה זו ואילך, ליבת הפחמן תתלקח בתהליך ההיתוך הגרעיני ותתחיל לייצר יסודות כימיים כבדים יותר.
למרות שבליבת הכוכב, מיזוג הפחמן מתרחש בשכבה העליונה העליונה, הצתה של הליום נשארת ללא שינוי. ומעל המימן הזה. בתהליך של נוקלאוסינתזה של כוכבים, שם התהליך שבו מתרחשות תגובות גרעיניות בתוך עצמים אלה, כוכבים מקבלים מבנה היררכי הדומה לבצל. היסודות הכבדים ביותר נמצאים בליבה, ומשם אנו מוצאים אלמנטים קלים יותר ויותר בזה אחר זה.
הכוכבים אחראים למעשה לייצור היסודות הכימיים. בו מסונתזים חמצן, פחמן, מימן, חנקן, סידן וזרחן המהווים 99% ממסת הגוף שלנו. והיסודות הכימיים שמרכיבים את 1% הנותרים. העניין שמרכיב אותנו הוא לא רק אנחנו, אלא כל מה שמקיף אותנו ממש מגיע מהכוכבים.
אני מקווה שבעזרת מידע זה תוכל ללמוד עוד על כוכב הניוטרונים ומאפייניו.