La neutronų žvaigždė o kvarkų žvaigždės, kaip ir juodosios skylės, yra jaudinantys objektai. Astrofizika pakankamai išplėtota, kad suteiktų mums labai vertingos informacijos apie juos, o tai skatina ir toliau atkreipti dėmesį, tikintis, kad kosmologai galės geriau juos suprasti ir padėti mums tiksliau suprasti procesą, kuris skatina jų mokymąsi.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime viską, ką reikia žinoti apie neutronines žvaigždes, jų savybes ir kilmę.
Neutronų žvaigždė
Nors šios žvaigždės su neutronais ir kvarkais yra tikrosios šio straipsnio veikėjos, norėdami jas suprasti, pirmiausia norime apžvelgti žvaigždžių gyvenimo procesą. Tačiau prieš pereinant prie miltų, atrodo, svarbu pareikšti ketinimus: šiame straipsnyje nerasite lygties. Jiems nereikia tiksliai ir intuityviai suprasti, kaip veikia jaudinantys fiziniai procesai, paaiškinantys jų formavimąsi.
Žvaigždės sudarytos iš dulkių ir dujų debesų, išsibarsčiusių visoje visatoje. Kai vieno iš debesų tankis yra pakankamai didelis, jį veiks gravitacija, kuri paskatins nenuilstamo mechanizmo, vadinamo gravitaciniu susitraukimu, atsiradimą, kuris kondensuos debesyje esančią medžiagą ir palaipsniui suformuos mažas žvaigždes arba protožvaigždes. Šis žvaigždžių evoliucijos etapas vadinamas pagrindine seka, kurioje žvaigždės energiją gauna per gravitacinį susitraukimą.
Kilmė
Apie 70% žvaigždės masės sudaro vandenilis, 24-26% yra helis, o likę 4-6% yra cheminių elementų derinys. sunkesnis už helią. Kiekvienos žvaigždės gyvybei įtakos turi pradinė jos sudėtis, bet dar svarbiau, kad ją stipriai veikia jos masė, kuri yra ne kas kita, kaip medžiagos kiekis, kurį gravitacija gali sukaupti ir kondensuotis erdvės dalyje.
Įdomu tai, kad masyvesnės žvaigždės kurą sunaudoja daug greičiau nei mažesnės masės žvaigždės, todėl, kaip matysime šiame straipsnyje, jų gyvenimo trukmė yra trumpesnė ir, svarbiausia, jos yra žiauresnės ir įspūdingesnės. Gravitaciniam susitraukimui kondensuojant debesyje esančią medžiagą, jos temperatūra palaipsniui didėja.
Jei sukauptos medžiagos kiekis yra pakankamai didelis, branduolyje atsiras slėgio ir temperatūros sąlygos, reikalingos savaiminiam vandenilio branduolių susiliejimui per branduolių sintezės reakcijas. Kai protožvaigždės šerdies temperatūra pasiekia 10 milijonų laipsnių Celsijaus, įvyksta vandenilio užsidegimas. Kai atsiranda šios sąlygos, įjungiama branduolinė krosnis. ir žvaigždė pradeda fazę, vadinamą pagrindine seka, kurios metu ji semiasi energijos iš vandenilio branduolių sintezės.
Šerdies sintezė
Vandenilio sintezės produktas yra naujas helio branduolys, todėl žvaigždės sudėtis pradeda keistis. Šiame procese išsiskiria daug energijos, o žvaigždės yra priverstos nuolat prisitaikyti, kad išlaikytų hidrostatinę pusiausvyrą. Astrofizikai jie turi matematinius įrankius, kurie gali labai tiksliai aprašyti šį procesą, bet mums įdomu žinoti, kad hidrostatinė pusiausvyra yra masė, kuri išlaiko žvaigždę stabilią.
Norint tai pasiekti, būtina, kad dvi priešingos jėgos egzistuotų kartu ir kompensuotų viena kitą. Vienas iš jų – gravitacinis susitraukimas, kuris, kaip matėme, suspaudžia žvaigždės medžiagą, ją negailestingai suspausdamas. Kitas yra radiacijos ir dujų slėgis, atsirandantis dėl branduolinės krosnies, kuri bando išplėsti žvaigždę, užsidegimo. Nuolatinis prisitaikymas, kurį patiria žvaigždės, vartodamos vandenilį ir gamindamos naujus helio branduolius, yra atsakingas už jo pusiausvyros palaikymą. taigi gravitacinis susitraukimas viena vertus, spinduliuotė ir dujų slėgis, kita vertus, yra sulaikomi.
Šiame procese žvaigždės šerdis yra priversta susitraukti, kad padidintų temperatūrą ir išvengtų gravitacinio žlugimo. Jei jis negali subalansuoti dėl spinduliuotės ir dujų slėgio, jis pasmerktas gravitaciniam kolapsui. Jei žvaigždės masė yra pakankamai didelė, jos šerdis įkais ir susispaus tiek, kad išeikvojus vandenilį, helio šerdis susilies. Nuo to momento prasidės procesas, vadinamas triguba alfa.
Neutroninės žvaigždės charakteristikos
Šis reiškinys apibūdina mechanizmą, kuriuo trys helio branduoliai susilieja, kad susidarytų anglies branduolys, ir tai vyksta esant aukštesnei nei vandenilio branduolių sintezės temperatūrai. Šiame procese žvaigždė ir toliau naudos helio atsargas, gamins anglies branduolius ir prisitaikys, kad išlaikytų tobulą pusiausvyrą, vėlgi dėl bendro gravitacinio susitraukimo ir spinduliuotės bei dujų slėgio poveikio. Būtent tada jis nenustos gaminti anglies.
Kai šis elementas išsenka šerdyje, jis vėl susireguliuoja, suspaudžiamas ir vėl pakelia temperatūrą, kad išvengtų gravitacinio žlugimo. Nuo šio momento anglies šerdis užsidegs per branduolių sintezės procesą ir pradės gaminti sunkesnius cheminius elementus.
Nors žvaigždės šerdyje anglies susiliejimas vyksta tiesioginiame viršutiniame sluoksnyje, helio užsidegimas išlieka nepakitęs. Ir virš šio vandenilio. Vykstant žvaigždžių nukleosintezei, proceso, kurio metu šiuose objektuose vyksta branduolinės reakcijos, pavadinimas, žvaigždės įgauna hierarchinę struktūrą, panašią į svogūną. Sunkiausi elementai yra šerdyje, o iš ten vienas po kito randame vis lengvesnius elementus.
Žvaigždės iš tikrųjų yra atsakingos už cheminių elementų gamybą. Jame yra susintetinami deguonies, anglies, vandenilio, azoto, kalcio ir fosforo, kurie sudaro 99% mūsų kūno masės. Ir cheminiai elementai, kurie sudaro likusį 1 proc. Mus sudaro ne tik mes, bet ir viskas, kas mus supa, tiesiogine prasme kyla iš žvaigždžių.
Tikiuosi, kad naudodamiesi šia informacija galėsite daugiau sužinoti apie neutroninę žvaigždę ir jos charakteristikas.