Состав и строение нейтронных звезд

1. Состав и строение нейтронных звезд

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ
НЕЙТРОННЫХ ЗВЕЗД
ВЫПОЛНИЛ: КУРСАНТ 10673-03 УЧ .ГР. К-Т БЕКЖАН Д.С.

2.

3.

4.

Магнетар

5. Нейтронная звезда

НЕЙТРОННАЯ ЗВЕЗДА
Звезда, в основном состоящая из нейтронов. Нейтрон – это нейтральная субатомная частица, одна из главных
составляющих вещества.
Гипотезу о существовании нейтронных звезд выдвинули астрономы В.Бааде и Ф.Цвикки сразу после открытия
нейтрона в 1932. Но подтвердить эту гипотезу наблюдениями удалось лишь после открытия пульсаров в 1967.
Нейтронные звезды образуются в результате гравитационного коллапса нормальных звезд с массами в несколько раз
больше солнечной. Плотность нейтронной звезды близка к плотности атомного ядра, т.е. в 100 млн. раз выше
плотности обычного вещества. Поэтому при своей огромной массе нейтронная звезда имеет радиус всего ок. 10 км.
Из-за малого радиуса нейтронной звезды сила тяжести на ее поверхности чрезвычайно велика: примерно в 100 млрд.
раз выше, чем на Земле. От коллапса эту звезду удерживает «давление вырождения» плотного нейтронного
вещества, не зависящее от его температуры. Однако если масса нейтронной звезды станет выше примерно 2
солнечных, то сила тяжести превысит это давление и звезда не сможет противостоять коллапсу.
У нейтронных звезд очень сильное магнитное поле, достигающее на поверхности 1012–1013 Гс (для сравнения: у Земли
ок. 1 Гс). С нейтронными звездами связывают небесные объекты двух разных типов.

6. Пульсары

ПУЛЬСАРЫ
• (радиопульсары). Эти объекты строго
регулярно излучают импульсы
радиоволн. Механизм излучения до
конца не ясен, но считают, что
вращающаяся нейтронная звезда
излучает радиолуч в направлении,
связанном с ее магнитным полем, ось
симметрии которого не совпадает с
осью вращения звезды. Поэтому
вращение вызывает поворот
радиолуча, периодически
направляющегося на Землю.

7. Рентгеновская двойная звезда

РЕНТГЕНОВСКАЯ ДВОЙНАЯ ЗВЕЗДА
• Рентгеновские пульсары- это тесные двойные системы, в
которых одна из звезд является нейтронной, а другая –
яркой звездой гигантом . С нейтронными звездами,
входящими в двойную систему с массивной нормальной
звездой, связаны также пульсирующие рентгеновские
источники. В таких системах газ с поверхности
нормальной звезды падает на нейтронную звезду,
разгоняясь до огромной скорости. При ударе о
поверхность нейтронной звезды газ выделяет 10–30%
своей энергии покоя, тогда как при ядерных реакциях
этот показатель не достигает и 1%. Нагретая до высокой
температуры поверхность нейтронной звезды становится
источником рентгеновского излучения. Однако падение
газа не происходит равномерно по всей поверхности:
сильное магнитное поле нейтронной звезды захватывает
падающий ионизованный газ и направляет его к
магнитным полюсам, куда он и падает, как в воронку.
Поэтому сильно нагреваются только районы полюсов,
которые на вращающейся звезде становятся
источниками рентгеновских импульсов. Радиоимпульсы
от такой звезды уже не поступают, поскольку
радиоволны поглощаются в окружающем ее газе.

8. Состав нейтронных звезд

СОСТАВ НЕЙТРОННЫХ ЗВЕЗД
• Там, где плотность достигает около 4*1011 г/см3, доля нейтронов увеличивается настолько, что
некоторые из них уже не входят в состав ядер, а образуют сплошную среду. Там вещество похоже
на «море» из нейтронов и электронов, в которое вкраплены ядра атомов. А при плотности около
2*1014 г/см3 (плотность атомного ядра) вообще исчезают отдельные ядра и остается сплошная
нейтронная «жидкость» с примесью протонов и электронов. Вероятно, нейтроны и протоны ведут
себя при этом как сверхтекучая жидкость, подобная жидкому гелию и сверхпроводящим
металлам в земных лабораториях

9.

10. Строение нейтронных звезд

СТРОЕНИЕ НЕЙТРОННЫХ ЗВЕЗД
• Внешняя кора состоит из ионов и электронов, её толщина достигает нескольких сотен метров. Тонкий
приповерхностный слой горячей нейтронной звезды содержит невырожденный электронный газ,
более глубокие слои — вырожденный электронный газ, с увеличением глубины он становится
релятивистским и ультрарелятивистским.
• Внутренняя кора состоит из электронов, свободных нейтронов и нейтронно-избыточных атомных ядер.
С ростом глубины доля свободных нейтронов увеличивается, а атомных ядер — уменьшается. Толщина
внутренней коры может достигать нескольких километров.
• Внешнее ядро состоит из нейтронов с небольшой примесью (несколько процентов) протонов и
электронов. В маломассивных нейтронных звёздах внешнее ядро может простираться до центра
звезды.
• В массивных нейтронных звёздах есть и внутреннее ядро. Его радиус может достигать нескольких
километров, плотность в 10-15 раз превышает плотность атомных ядер. Состав и уравнение состояния
внутреннего ядра достоверно неизвестны: существует несколько гипотез, но в настоящее время
невозможно подтвердить или опровергнуть какую-либо из них. .