La stea neutronică iar stelele quark, precum găurile negre, sunt obiecte interesante. Astrofizica s-a dezvoltat suficient pentru a ne oferi informații foarte valoroase despre ele, ceea ce ne încurajează să fim atenți în continuare, în speranța că cosmologii le pot înțelege mai bine și ne vor ajuta să înțelegem mai precis procesul care declanșează antrenamentul lor.
În acest articol vă vom spune tot ce trebuie să știți despre stelele neutronice, caracteristicile și originea lor.
Steaua de neutroni
Deși aceste stele cu neutroni și cuarci sunt adevărații protagoniști ai acestui articol, pentru a le înțelege, ne interesează mai întâi să trecem în revistă procesul de viață al stelelor. Cu toate acestea, înainte de a intra în făină, pare important să facem o declarație de intenție: nu veți găsi o ecuație în acest articol. Ei nu trebuie să înțeleagă precis și intuitiv cum funcționează procesele fizice interesante care explică formarea lor.
Stelele sunt formate din nori de praf și gaz împrăștiați în tot universul. Când densitatea unuia dintre nori este suficient de mare, gravitația va acționa asupra lui, ceea ce va favoriza apariția unui mecanism neobosit numit contracție gravitațională, care va condensa materialul conținut în nor și va forma treptat mici stele sau protostele. Această etapă a evoluției stelare se numește secvența principală, în care stelele obțin energie prin contracția gravitațională.
Origine
despre 70% din masa unei stele este hidrogen, 24-26% este heliu, iar restul de 4-6% este o combinație de elemente chimice mai greu decât heliul. Viața fiecărei stele este afectată de compoziția sa inițială, dar, mai important, este profund afectată de masa sa, care nu este altceva decât cantitatea de materie pe care gravitația o poate acumula și condensa într-o parte a spațiului.
Interesant este că stelele mai masive consumă combustibil mult mai repede decât stelele mai puțin masive, așa că, după cum vom vedea pe parcursul acestui articol, au o durată de viață mai scurtă și, cel mai important, sunt mai violente și spectaculoase. Pe măsură ce contracția gravitațională condensează materialul conținut în nor, temperatura acestuia crește treptat.
Dacă cantitatea de material acumulat este suficient de mare, condițiile de presiune și temperatură necesare pentru fuziunea spontană a nucleilor de hidrogen prin reacții de fuziune nucleară vor apărea în nucleu. Când temperatura nucleului protostelei atinge 10 milioane de grade Celsius, are loc aprinderea de către hidrogen. Momentul în care apar aceste condiții este momentul în care cuptorul nuclear este pornit. iar steaua începe o fază numită secvența principală, în timpul căreia extrage energie din fuziunea nucleelor de hidrogen.
Fuziunea miezului
Produsul fuziunii hidrogenului este un nou nucleu de heliu, astfel încât compoziția stelei începe să se schimbe. În acest proces, o cantitate mare de energie este eliberată și stelele sunt forțate să se reajusteze în mod constant pentru a menține echilibrul hidrostatic. Astrofizicienii au instrumente matematice care pot descrie acest proces foarte precis, dar ne interesează să știm că echilibrul hidrostatic este masa care menține steaua stabilă.
Pentru a realiza acest lucru, este esențial ca două forțe opuse să coexiste și să se compenseze reciproc. Una dintre ele este contracția gravitațională, care, după cum am văzut, comprimă materialul stelei, strângându-l fără milă. Cealaltă este presiunea radiațiilor și a gazului, care este rezultatul aprinderii unui cuptor nuclear, care încearcă să extindă steaua. Reajustarea constantă pe care o experimentează stelele atunci când consumă hidrogen și produc noi nuclee de heliu este responsabilă pentru menținerea acestuia în echilibru, deci contracția gravitațională pe de o parte, radiațiile și presiunea gazului, pe de altă parte, sunt ținute la distanță.
În acest proces, nucleul stelei este forțat să se contracte pentru a-și crește temperatura și pentru a preveni colapsul gravitațional. Dacă nu se poate echilibra din cauza presiunii radiațiilor și gazului, este sortit colapsului gravitațional. Dacă masa stelei este suficient de mare, miezul ei se va încălzi și se va comprima atât de mult încât, atunci când hidrogenul este epuizat, miezul heliului se va contopi. Din acel moment, va începe un proces numit triplu alfa.
Caracteristicile stelei neutronice
Acest fenomen descrie mecanismul prin care trei nuclee de heliu fuzionează pentru a produce un nucleu de carbon și are loc la o temperatură mai mare decât temperatura de fuziune a nucleelor de hidrogen. În acest proces, steaua va continua să-și consume rezervele de heliu, să producă nuclee de carbon și să se reajusteze pentru a menține un echilibru perfect, din nou datorită efectelor combinate ale contracției gravitaționale și ale radiației și presiunii gazului. Atunci nu va înceta să producă carbon.
Când acest element este epuizat în miez, se reajustează, comprimă și își ridică din nou temperatura pentru a evita colapsul gravitațional. Din acest moment, miezul de carbon se va aprinde prin procesul de fuziune nucleară și va începe să producă elemente chimice mai grele.
Deși în miezul stelei, fuziunea carbonului are loc în stratul superior imediat, aprinderea heliului rămâne neschimbată. Și deasupra acestui hidrogen. În procesul de nucleosinteză stelară, denumirea procesului în care au loc reacții nucleare în cadrul acestor obiecte, stelele capătă o structură ierarhică asemănătoare unei cepe. Cele mai grele elemente se află în miez, iar de acolo găsim elemente din ce în ce mai ușoare una după alta.
Stelele sunt de fapt responsabile pentru producerea elementelor chimice. În ea sunt sintetizate oxigen, carbon, hidrogen, azot, calciu și fosfor care constituie 99% din masa corpului nostru. Și elementele chimice care alcătuiesc restul de 1%. Materia care ne alcătuiește nu suntem doar noi, ci tot ceea ce ne înconjoară vine literalmente din stele.
Sper că cu aceste informații puteți afla mai multe despre steaua neutronică și caracteristicile ei.