La nevtronska zvezda in kvarkove zvezde, kot črne luknje, so vznemirljivi objekti. Astrofizika se je dovolj razvila, da nam daje zelo dragocene informacije o njih, kar nas spodbuja, da smo še naprej pozorni, v upanju, da jih bodo kozmologi bolje razumeli in nam pomagali natančneje razumeti proces, ki sproži njihovo usposabljanje.
V tem članku vam bomo povedali vse, kar morate vedeti o nevtronskih zvezdah, njihovih značilnostih in izvoru.
Nevtronska zvezda
Čeprav so te zvezde z nevtroni in kvarki pravi protagonisti tega članka, nas, da bi jih razumeli, najprej zanima pregled življenjskega procesa zvezd. Vendar se zdi, da preden se lotimo moke, podamo izjavo o nameri: v tem članku ne boste našli enačbe. Ni jim treba natančno in intuitivno razumeti, kako delujejo vznemirljivi fizični procesi, ki pojasnjujejo njihovo nastajanje.
Zvezde so sestavljene iz oblakov prahu in plina, razpršenih po vesolju. Ko bo gostota enega od oblakov dovolj visoka, bo nanj delovala gravitacija, ki bo spodbudila pojav neutrudnega mehanizma, imenovanega gravitacijsko krčenje, ki bo zgostil snov v oblaku in postopoma oblikoval majhne zvezdice ali protozvezde. Ta stopnja evolucije zvezd se imenuje glavno zaporedje, v katerem zvezde pridobivajo energijo z gravitacijskim krčenjem.
Poreklo
O tem 70% mase zvezde je vodik, 24-26% helij in preostalih 4-6% je kombinacija kemičnih elementov. težji od helija. Na življenje vsake zvezde vpliva njena začetna sestava, še pomembneje pa je, da nanjo močno vpliva njena masa, ki ni nič drugega kot količina snovi, ki jo gravitacija lahko kopiči in zgosti v delu prostora.
Zanimivo je, da bolj masivne zvezde porabijo gorivo veliko hitreje kot manj masivne zvezde, zato, kot bomo videli v tem članku, imajo krajšo življenjsko dobo in, kar je najpomembneje, so bolj nasilne in spektakularne. Ker gravitacijsko krčenje kondenzira material v oblaku, se njegova temperatura postopoma povečuje.
Če je količina nakopičenega materiala dovolj velika, se v jedru pojavijo tlačni in temperaturni pogoji, potrebni za spontano zlitje vodikovih jeder z reakcijami jedrske fuzije. Ko temperatura jedra protozvezde doseže 10 milijonov stopinj Celzija, pride do vžiga vodika. V trenutku, ko se ti pogoji pojavijo, je trenutek, ko se jedrska peč vklopi. in zvezda začne fazo, imenovano glavno zaporedje, med katero črpa energijo iz fuzije vodikovih jeder.
Fuzija jedra
Produkt fuzije vodika je novo helijevo jedro, zato se sestava zvezde začne spreminjati. V tem procesu se sprosti velika količina energije in zvezde so prisiljene nenehno prilagajati, da ohranijo hidrostatično ravnovesje. Astrofiziki imajo matematična orodja, ki lahko zelo natančno opišejo ta proces, vendar nas zanima, da je hidrostatično ravnotežje masa, ki ohranja zvezdo stabilno.
Da bi to dosegli, je bistveno, da dve nasprotujoči si sili sobivata in se medsebojno izravnata. Ena izmed njih je gravitacijsko krčenje, ki, kot smo videli, stisne material zvezde in ga neusmiljeno stiska. Drugi je pritisk sevanja in plina, ki je posledica vžiga jedrske peči, ki poskuša zvezdo razširiti. Nenehno prilagajanje, ki ga zvezde doživijo, ko porabijo vodik in proizvedejo nova jedra helija, je odgovorna za ohranjanje ravnovesja, torej gravitacijsko krčenje na eni strani, sevanje in tlak plina na drugi strani, se držijo v zalivu.
V tem procesu se jedro zvezde prisili skrči, da poveča svojo temperaturo in prepreči gravitacijski kolaps. Če zaradi pritiska sevanja in plina ne more uravnotežiti, je obsojena na gravitacijski kolaps. Če je masa zvezde dovolj velika, se bo njeno jedro segrelo in stisnilo tako močno, da ko se vodik izčrpa, helijevo jedro se bo zlilo. Od tega trenutka se bo začel proces, imenovan trojna alfa.
Značilnosti nevtronske zvezde
Ta pojav opisuje mehanizem, s katerim se tri helijeva jedra zlijejo, da nastanejo ogljikovo jedro, in se pojavi pri temperaturi, višji od temperature fuzije vodikovih jeder. V tem procesu bo zvezda še naprej porabljala svoje zaloge helija, proizvajala ogljikova jedra in se prilagajala, da bi ohranila popolno ravnovesje, spet zahvaljujoč kombiniranim učinkom gravitacijskega krčenja ter sevanja in tlaka plina. Takrat ne bo prenehal proizvajati ogljika.
Ko je ta element v jedru izčrpan, se ponovno prilagodi, stisne in ponovno dvigne svojo temperaturo, da se prepreči gravitacijski kolaps. Od te točke naprej se bo ogljikovo jedro vžgalo skozi proces jedrske fuzije in začelo proizvajati težje kemične elemente.
Čeprav v jedru zvezde pride do fuzije ogljika v neposredni zgornji plasti, vžig helija ostane nespremenjen. In nad tem vodik. V procesu zvezdne nukleosinteze, ime procesa, v katerem potekajo jedrske reakcije znotraj teh objektov, zvezde dobijo hierarhično strukturo, podobno čebuli. Najtežji elementi so v jedru, od tam pa najdemo vse lažje elemente enega za drugim.
Zvezde so dejansko odgovorne za proizvodnjo kemičnih elementov. V njej se sintetizirajo kisik, ogljik, vodik, dušik, kalcij in fosfor, ki predstavljajo 99 % mase našega telesa. In kemični elementi, ki sestavljajo preostali 1%. Zadeva, ki nas sestavlja, nismo samo mi, ampak vse, kar nas obdaja, dobesedno prihaja iz zvezd.
Upam, da boste s temi informacijami izvedeli več o nevtronski zvezdi in njenih značilnostih.