Pulsari i neutronske zvijezde. "super-teška" neutronska zvijezda poriče teoriju "slobodnih" kvarkova

Međunarodni tim astrofizičara, koji je uključivao i ruske naučnike sa Instituta istraživanje svemira RAS, MIPT i Pulkovski opservatorija Ruske akademije nauka, snimili su zračenje pulsara koji se brzo gasi nakon moćni blicevi- prelazak na tzv. propeler mod.

Teorijska predviđanja ovog efekta su napravljena prije više od četrdeset godina, ali je tek sada ovaj fenomen po prvi put pouzdano zabilježen za rendgenske pulsare 4U 0115+63 i V 0332+53. Rezultati mjerenja, proračuni i zaključci objavljeni su u časopisu Astronomy & Astrophysics, navodi se u saopćenju za javnost koje su dobili urednici Planet Today.

Pulsari 4U 0115+63 i V 0332+53 pripadaju posebnom tipu izvora - plamenim (ili prolaznim) rendgenskim pulsarima. Oni ili slabo sijaju u rendgenskom opsegu, ili jako bljeskaju, ili čak potpuno nestaju. Po načinu na koji pulsari prelaze iz jednog stanja u drugo, može se suditi o njihovim magnetnim poljima i temperaturama okolne materije. Vrijednosti ovih parametara su toliko visoke da se ne mogu dobiti i izmjeriti direktno u zemaljskim laboratorijama.

Ime pulsara počinje slovom, koje označava prvu opservatoriju koja ga je pronašla, a zatim slijede brojevi - koordinate pulsara. "V" je satelit Vela 5B, američki vojni satelit dizajniran za praćenje teritorije SSSR-a. “4U” zauzvrat znači “4. katalog UHURU-a”, prvu namjensku rendgensku opservatoriju u orbiti. A kada je otkriven prvi pulsar, u početku se zvao LGM-1, od "malih zelenih ljudi". mali zeleni ljudi"): Slao je radio impulse u pravilnim intervalima, a istraživači su odlučili da bi to mogao biti signal inteligentnih civilizacija.

Rendgenski pulsar je brzo rotirajuća neutronska zvijezda sa jakim magnetnim poljem. Neutronska zvijezda može formirati par sa običnom zvijezdom i povući svoj plin na sebe - astrofizičari to nazivaju akrecijom. Plin spiralno kruži oko neutronske zvijezde, formirajući akrecijski disk, i usporava se na granici magnetosfere neutronske zvijezde. U tom slučaju, supstanca malo prodire u magnetosferu, "zamrzne" se u nju i teče niz magnetne linije do polova. Padajući na magnetne polove, zagreva se na stotine miliona stepeni i emituje u rendgenskom opsegu. Budući da je magnetska os neutronske zvijezde pod uglom u odnosu na os rotacije, rendgenski zraci rotiraju poput zraka svjetionika i "sa obale" se pojavljuju kao ponavljajući signali s periodom od hiljaditih dijelova sekunde do nekoliko minuta.

Neutronska zvijezda je jedan od mogućih ostataka eksplozije supernove. Na kraju evolucije nekih zvijezda, njihova materija je toliko komprimirana zbog gravitacije da se elektroni zapravo spajaju s protonima i formiraju neutrone. Magnetno polje neutronske zvijezde može premašiti maksimum koji se može postići na Zemlji za desetine milijardi puta.

Slika: Binarni sistem sa običnom zvijezdom koja ispunjava njen Rocheov režanj.

Da bi rendgenski pulsar bio posmatran u sistemu od dve zvezde, materija mora da teče od obične zvezde do neutronske zvezde. Obična zvijezda može biti gigant ili supergigant i imati snažan zvjezdani vjetar, odnosno izbacuje mnogo materije u svemir. Ili bi to mogla biti mala zvijezda poput Sunca koja je ispunila svoj Rocheov režanj - područje iza kojeg materiju više ne drži gravitacijska sila zvijezde i povlači je gravitacija neutronske zvijezde.

NASA video o nakupljanju materije sa zvijezde pratioca na pulsar http://frigg.physastro.mnsu.edu/~eskridge/astr101/week10.html

Rendgenski pulsari 4U 0115+63 i V 0332+53 emituju tako neredovito (tj. pokazuju navale zračenja) jer svaki od njih ima prilično neobičnu zvijezdu pratioca - zvijezdu klase Be. Zvijezda Be rotira oko svoje ose tako brzo da joj se s vremena na vrijeme "podiže" - plinski disk se formira i raste duž ekvatora - i zvijezda ispunjava Rocheov režanj. Plin počinje naglo akreirati na neutronsku zvijezdu, intenzitet njenog zračenja naglo raste i dolazi do bljeska. Postepeno se „suknja“ istroši, akrecijski disk se iscrpljuje i materija više ne može pasti na neutronsku zvijezdu zbog utjecaja magnetskog polja i centrifugalnih sila. Javlja se takozvani "efekat propelera". U ovom režimu ne dolazi do akrecije i izvor rendgenskih zraka nestaje.

Slika: U astronomiji se koristi izraz „svjetlost“, odnosno ukupna energija koju emituje nebesko tijelo u jedinici vremena. Prag osvjetljenja za izvor 4U 0115+63 prikazan je crvenom bojom. Za drugi izvor (V 0332+53) uočena je slična slika. Tamo gdje su povučene plave linije, udaljenost između pulsara i optičke zvijezde je minimalna. U ovom položaju, način akrecije se može privremeno nastaviti ako postoji dovoljna količina materije, što je jasno vidljivo na slici.

Koristeći rendgenski teleskop na svemirskoj opservatoriji Swift, ruski naučnici su uspjeli izmjeriti granični intenzitet zračenja, odnosno luminoznost ispod koje pulsar prelazi u "propelerski mod". Ova vrijednost ovisi o magnetskom polju i periodu rotacije pulsara. Period rotacije proučavanih izvora poznat je mjerenjem vremena dolaska impulsa koje emituju - 3,6 sec za 4U 0115+63 i 4,3 sec za V 0332+53, što je omogućilo izračunavanje jačine magnetnog polja. Rezultati su se poklopili sa vrijednostima dobijenim drugim metodama. Međutim, luminoznost pulsara nije opala za 400 puta, kako se očekivalo, već samo za 200 puta. Autori su sugerirali da se ili površina neutronske zvijezde, zagrijana bakljom, hladi i time služi kao dodatni izvor zračenja, ili da efekat propelera ne može u potpunosti blokirati protok materije iz obične zvijezde i da postoje druga "curenja" kanala.

Prijelaz na propelerski način rada vrlo je teško otkriti, jer u ovom načinu rada pulsar ne emituje gotovo nikakvo zračenje. Tokom prethodnih baklji izvora 4U 0115+63 i V 0332+53, već je bilo pokušaja da se uhvati ovaj prelaz, ali zbog niske osetljivosti instrumenata dostupnih u to vreme, „isključeno stanje” nije bilo moguće detektovati. Pouzdana potvrda da se ovi pulsari zapravo "gase" tek je sada dobijena. Štaviše, pokazano je da se informacije o prelasku na „propelerski način rada” mogu koristiti za određivanje jačine i strukture magnetskog polja neutronskih zvijezda.

Aleksandar Lutovinov, profesor Ruske akademije nauka, doktor fizičkih i matematičkih nauka, šef laboratorije Instituta za svemirska istraživanja Ruske akademije nauka i nastavnik na MIPT-u objašnjava: „Jedno od fundamentalnih pitanja u formiranju i evoluciji neutronskih zvijezda je struktura njihovih magnetnih polja. Tokom istraživanja smo za dvije neutronske zvijezde odredili dipolnu komponentu magnetnog polja, koja je upravo odgovorna za efekat propelera. Pokazali smo da se ova nezavisno dobijena vrednost može uporediti sa već poznatom vrednošću magnetnog polja iz merenja ciklotronskih linija i na taj način proceniti doprinos drugih komponenti višeg reda koje ulaze u strukturu polja.”

Zvijezde s masom 1,5-3 puta većom od Sunčeve neće moći zaustaviti svoju kontrakciju u fazi bijelog patuljka na kraju svog života. Moćne gravitacijske sile će ih stisnuti do takve gustoće da će materija biti "neutralizirana": interakcija elektrona s protonima dovest će do činjenice da će gotovo cijela masa zvijezde biti sadržana u neutronima. Formirano neutronska zvijezda . Najmasivnije zvijezde mogu postati neutronske zvijezde nakon što eksplodiraju kao supernove.

Koncept neutronskih zvijezda

Koncept neutronskih zvijezda nije nov: prvu sugestiju o mogućnosti njihovog postojanja dali su talentirani astronomi Fritz Zwicky i Walter Baarde iz Kalifornije 1934. godine. (Nešto ranije, 1932. godine, mogućnost postojanja neutronskih zvijezda predvidio je poznati sovjetski naučnik L.D. Landau.) Krajem 30-ih godina postao je predmet istraživanja drugih američkih naučnika Openheimera i Volkova. Interes ovih fizičara za ovaj problem bio je uzrokovan željom da se utvrdi konačna faza evolucije masivne zvijezde koja se skuplja. Budući da su uloga i značaj supernova otkriveni otprilike u isto vrijeme, sugerirano je da bi neutronska zvijezda mogla biti ostatak eksplozije supernove. Nažalost, izbijanjem Drugog svetskog rata pažnja naučnika se okrenula vojnim potrebama i detaljnom proučavanju ovih novih i najviši stepen misterioznih objekata je suspendovan. Zatim, 50-ih godina, proučavanje neutronskih zvijezda je nastavljeno čisto teoretski kako bi se utvrdilo da li su one povezane s problemom rađanja kemijskih elemenata u središnjim područjima zvijezda.
ostaju jedini astrofizički objekt čije su postojanje i svojstva predviđeni mnogo prije njihovog otkrića.

Početkom 1960-ih, otkriće kosmičkih izvora rendgenskih zraka pružilo je veliko ohrabrenje onima koji su smatrali neutronske zvijezde mogućim izvorima nebeskih rendgenskih zraka. Do kraja 1967 Otkrivena je nova klasa nebeskih objekata - pulsari, što je zbunilo naučnike. Ovo otkriće je bilo najvažniji razvoj u proučavanju neutronskih zvijezda, jer je ponovo pokrenulo pitanje porijekla kosmičkog rendgenskog zračenja. Govoreći o neutronskim zvijezdama, treba uzeti u obzir da su njihove fizičke karakteristike utvrđene teoretski i vrlo hipotetičke, jer fizičkim uslovima, koji postoje u ovim tijelima, ne mogu se reproducirati u laboratorijskim eksperimentima.

Svojstva neutronskih zvijezda

Gravitacijske sile imaju odlučujući uticaj na svojstva neutronskih zvijezda. Prema različitim procjenama, prečnici neutronskih zvijezda su 10-200 km. A ovaj volumen, beznačajan u kosmičkom smislu, "ispunjen" je takvom količinom materije od koje može sastaviti nebesko tijelo poput Sunca, prečnika oko 1,5 miliona km, i mase skoro trećinu miliona puta teže nego Zemlja! Prirodna posledica ove koncentracije materije je neverovatno velika gustina neutronske zvezde. U stvari, ispada da je toliko gusta da čak može biti i čvrsta. Gravitacija neutronske zvijezde je tolika da bi tamo čovjek težio oko milion tona. Proračuni pokazuju da su neutronske zvijezde jako magnetizirane. Procjenjuje se da magnetsko polje neutronske zvijezde može dostići 1 milion. miliona gausa, dok je na Zemlji 1 gaus. Radijus neutronske zvijezde Pretpostavlja se da je oko 15 km, a masa je oko 0,6 - 0,7 solarnih masa. Vanjski sloj je magnetosfera koja se sastoji od razrijeđenih elektrona i nuklearne plazme, u koju prodire snažno magnetsko polje zvijezde. Odatle nastaju radio signali, koji su žig pulsari. Ultrabrze nabijene čestice, koje se kreću spiralno duž linija magnetskog polja, dovode do razne vrste radijacije. U nekim slučajevima, zračenje se javlja u radio opsegu elektromagnetnog spektra, u drugim - zračenje na visokim frekvencijama.

Gustina neutronske zvijezde

Gotovo odmah ispod magnetosfere, gustina supstance dostiže 1 t/cm3, što je 100.000 puta veće od gustine gvožđa. Sljedeći sloj nakon vanjskog sloja ima karakteristike metala. Ovaj sloj "supertvrde" supstance je u kristalnom obliku. Kristali se sastoje od atomskih jezgara sa atomska masa 26 - 39 i 58 - 133. Ovi kristali su izuzetno mali: da bi prešli razdaljinu od 1 cm, oko 10 milijardi kristala treba biti poređano u jednu liniju. Gustina u ovom sloju je više od milion puta veća nego u vanjskom sloju, ili inače, 400 milijardi puta veća od gustine željeza.
Krećući se dalje prema centru zvijezde, prelazimo treći sloj. Uključuje područje teških jezgara kao što je kadmijum, ali je takođe bogato neutronima i elektronima. Gustina trećeg sloja je 1000 puta veća od prethodnog. Prodirući dublje u neutronsku zvijezdu, dolazimo do četvrtog sloja, a gustoća se lagano povećava - oko pet puta. Međutim, pri takvoj gustoći, jezgre više ne mogu održati svoj fizički integritet: raspadaju se na neutrone, protone i elektrone. Većina materije je u obliku neutrona. Postoji 8 neutrona za svaki elektron i proton. Ovaj sloj se, u suštini, može smatrati neutronskom tekućinom, “kontaminiranom” elektronima i protonima. Ispod ovog sloja nalazi se jezgro neutronske zvijezde. Ovdje je gustina približno 1,5 puta veća nego u sloju koji ga prekriva. Pa ipak, čak i tako malo povećanje gustoće dovodi do činjenice da se čestice u jezgri kreću mnogo brže nego u bilo kojem drugom sloju. Kinetička energija kretanja neutrona pomiješanih s malim brojem protona i elektrona je tolika da se konstantno događaju neelastični sudari čestica. Svi poznati objekti nastaju u procesu kolizije. nuklearna fizikačestice i rezonancije, kojih ima više od hiljadu. Po svoj prilici postoji veliki broj čestica koje nam još nisu poznate.

Temperatura neutronske zvijezde

Temperature neutronskih zvijezda su relativno visoke. Ovo je za očekivati ​​s obzirom na to kako nastaju. Tokom prvih 10 - 100 hiljada godina postojanja zvezde, temperatura jezgra opada na nekoliko stotina miliona stepeni. Tada počinje nova faza kada se temperatura jezgra zvijezde polako smanjuje zbog emisije elektromagnetnog zračenja.

Od pamtivijeka čovjeka privlače zvijezde. Moderni naučnici znaju dosta o nebeskim tijelima - i o njihovim vrstama i njihovoj strukturi. Ali u isto vrijeme, astrofizičari stalno iznose teorije o postojanju sve novih varijanti zvijezda, a često se njihove pretpostavke potvrđuju. U našem pregledu navodimo 10 najnevjerovatnijih zvijezda koje bi teoretski mogle zaista postojati.

1. Kvarkove zvijezde

Kao što je poznato, zvijezda na kraju svog života može se "srušiti" u crnu rupu, bijelog patuljka ili neutronsku zvijezdu. Ako je zvijezda bila dovoljno gusta prije nego što je kolabirala u supernovu, preostala zvjezdana materija će formirati neutronsku zvijezdu. Kada se to dogodi, zvezda postaje veoma vruća i gusta, a zatim pokušava da se sruši.

To, međutim, ometaju fermioni (in u ovom slučaju, neutroni), koji se povinuju Paulijevom principu. To znači da se neutroni ne mogu komprimirati u isto kvantno stanje i da se odbijaju od kolapsa materije, čime se zvjezdana materija uravnotežuje u trenutna drzava. Desetljećima su astronomi pretpostavljali da će neutronska zvijezda ostati u ravnoteži.

Ali, sa razvojem kvantna teorija, astrofizičari su predložili mogućnost postojanja novog tipa zvijezde, koja nastaje ako prestane degenerativni pritisak neutronskog jezgra. Zvali su je kvark zvijezda. Kako se povećava pritisak mase zvijezde, neutroni će se raspadati na svoje komponente – kvarkove, koji će u uvjetima jakog pritiska i ogromne količine energije moći postojati u slobodnom stanju. Nazvana "čudna materija", ova supa od kvarka bila bi nevjerovatno gusta, mnogo gušća od tipične neutronske zvijezde.

2. Elektroslabe zvijezde

Činilo bi se da kvarkove zvezde - završna fazaživot zvijezde prije nego što umre i postane crna rupa. Međutim, fizičari su nedavno predložili postojanje druge teorijske vrste zvijezde koja bi mogla postojati između kvark zvijezde i crne rupe. Takozvana elektroslaba zvijezda je teoretski bila sposobna održati stanje ravnoteže zahvaljujući složenim interakcijama između slabe nuklearne sile i elektromagnetne sile poznate kao elektroslaba sila.

U elektroslakoj zvijezdi, energija iz mase zvijezde pritiskala bi jezgro "čudne materije" zvijezde. Sa sve većim energetskim uticajem, elektromagnetnim i slabim Nuklearna energija bi se “pomiješali”, postajući praktično nerazlučivi. Na ovom energetskom nivou, kvarkovi u jezgri bi počeli da se rastvaraju u leptone, kao što su elektroni i neutrini. Zapravo, većina "čudne" materije bi se pretvorila u neutrine, a oslobođena energija bi spriječila kolaps zvijezde.

3. Objekti Thorna-Zhitkova

Godine 1977. Kip Thorne i Anna Zhitkova objavili su svoj rad, koji uključuje Detaljan opis nova vrsta zvijezde nazvana Thorne-Zytkova Object. To je hibridna zvijezda koja je nastala sudarom između crvenog supergiganta i male, guste neutronske zvijezde. Budući da je crveni superdžin izuzetno ogromna zvijezda, bilo bi potrebno stotine godina da se neutronska zvijezda jednostavno probije kroz njega. unutrašnja atmosfera.

Kako neutronska zvijezda uranja u crveni supergigant, orbitalni centar (nazvan baricentar) dvije zvijezde će se kretati prema centru supergiganta. Na kraju će se dvije zvijezde spojiti, stvarajući veliku supernovu i na kraju crnu rupu.

4. Smrznute zvijezde

Standardna zvijezda sagorijeva vodonično gorivo, stvara helijum i održava svoje postojanje energijom i pritiskom koji se stvaraju tokom ovog procesa. Međutim, vodonik ne traje vječno i na kraju će zvijezda početi sagorijevati teže elemente. Nažalost, energija koja se oslobađa tokom sagorevanja ovih teški elementi, nije tako obilno kao tokom sagorevanja vodonika, i zvezda počinje da se hladi. Kada zvijezda na kraju postane supernova i eksplodira, ona bukvalno "zasije" svemir metalnim molekulima, koji se zatim igraju značajnu ulogu u formiranju novih zvezda i planeta.

Kako svemir stari, sve više i više zvijezda eksplodira, a samim tim i više metala u svemiru. Ranije u zvijezdama gotovo da nije bilo metala, ali s vremenom ta količina raste. U budućnosti, kako svemir stari, formirat će se nove i neobične vrste metalnih zvijezda, uključujući hipotetičke zamrznute zvijezde koje mogu podržati nuklearnu fuziju na nula stepeni Celzijusa.

5. Magnetosferski objekti koji se vječno urušavaju

Crne rupe su povezane sa čudnim pojavama i paradoksima. Teoretičari sugeriraju postojanje različitih objekata u obliku zvijezde. Na primjer, 2003. godine naučnici su sugerirali da crne rupe zapravo nisu singularnosti (kao što se ranije mislilo), ali jesu egzotične vrste zvijezde, koje su nazvane "magnetosferni vječno kolapsirajući objekt". Takav objekat bi navodno razriješio paradoks u kojem se materija crne rupe koja se urušava na kraju počinje kretati brže od brzine svjetlosti.

U početku se magnetosferski vječno urušavajući objekt formira poput obične crne rupe - pod utjecajem gravitacije materija počinje da se "urušava" u zvijezdu. Ali energija nastala kada se čestice sudaraju stvara subatomski vanjski pritisak koji se suprotstavlja pritisku uzrokovanom fuzijom u jezgru zvijezde. Ovo omogućava takvom objektu da ostane relativno stabilan. Nikada neće doći do horizonta događaja i nikada se neće potpuno urušiti.

6. Populacija III zvijezde

Kako naučnici predviđaju, hladne metalne zvijezde će se pojaviti bliže kraju Univerzuma. Međutim, šta je sa zvijezdama na drugom kraju spektra? Ove zvijezde, sastavljene od primordijalnog plina zaostalog od Velikog praska, nazvane su zvijezdama populacije III. Dijagram zvjezdane populacije razvio je Walter Baade 1940. godine i opisuje sadržaj metala u zvijezdi. Što je veći broj "populacije", to je veći sadržaj metala u zvijezdi. Dugo vremena razlikovale su se samo dvije vrste zvijezda (logično nazvane zvijezde Populacije I i II).

Međutim, moderni astrofizičari su počeli ozbiljno da istražuju vrstu zvijezda koje su morale postojati neposredno nakon Velikog praska. U njima nije bilo teških elemenata, ali su se u potpunosti sastojali od vodonika i helijuma, s mogućim inkluzijama litijuma. Zvijezde Populacije III bile su apsurdno sjajne i gigantske, veće od većine današnjih zvijezda. Jezgra ne samo da su sintetizirala obične elemente, već su se pokretala i reakcijom anihilacije Crna materija.

Postojanje takvih zvijezda bilo je vrlo kratkog vijeka, samo oko dva miliona godina. Na kraju su ove zvijezde sagorjele sav svoj vodonik i helijum, počele da spajaju teže metalne elemente i eksplodirale, raspršivši ih po svemiru.

7. Kvazizvijezde

Kvazizvijezde ne treba brkati sa kvazarima (objekti koji izgledaju kao zvijezda, ali to nisu). Kvazi-zvijezda je teorijski tip zvijezde koja je mogla postojati samo u zoru Univerzuma. Kao i objekti Thorne-Zytkova, oni bi bili "kanibali", ali umjesto da sakriju još jednu zvijezdu u centru, postojala bi crna rupa. Kvazizvezde su se morale formirati od masivnih zvezda Populacije III.

Kada obične zvijezde kolabiraju, one postaju supernove i za sobom ostavljaju crnu rupu. U kvazi-zvijezdi, gusti vanjski sloj nuklearnog materijala bi apsorbirao energiju eksplozije od kolapsa, koja ne bi otišla dalje od supernove. Tako bi vanjski omotač zvijezde ostao netaknut, dok bi se unutar nje stvorila crna rupa. Ravnoteža postojanja takve zvijezde održavala bi se suprotnošću između energije emitirane iz jezgra crne rupe i energije gravitacionog kolapsa.

8. Preon zvijezde

Filozofi su vekovima raspravljali o tome šta je najmanja moguća podela materije. Otkrivajući protone, neutrone i elektrone, naučnici su vjerovali da su pronašli osnovnu strukturu Univerzuma. Međutim, razvojem nauke pronađene su manje čestice, što nas je natjeralo da preispitamo cjelokupni koncept našeg Univerzuma.

Hipotetički, fisija bi se mogla nastaviti zauvijek, ali neki teoretičari vjeruju da su takozvani preoni najmanje čestice u prirodi. Teoretski, preon zvijezde bi bile veličine zrna graška fudbalska lopta. Takav mali volumen bi sadržavao masu približno jednaku Mjesecu. Postojanje predonskih zvijezda moglo bi pružiti tragove za ogroman sadržaj takozvane tamne materije u Univerzumu.

9. Planckove zvijezde

Jedan od mnogih zanimljiva pitanja o crnim rupama – kako izgledaju iznutra. Često se centar crne rupe opisuje kao singularitet beskonačne gustine i bez prostorne dimenzije, ali šta to zapravo znači? Moderni teoretičari sugeriraju da se u središtu crnih rupa nalaze takozvane Planckove zvijezde. Navodno, Planckova zvijezda je vrlo čudna pojava koju podržavaju obični nuklearna fuzija. Nazvan je tako jer bi trebao imati gustoću energije blisku Planckovoj gustini (tj. - 5,15 x 10^96 kilograma po kubnom metru).

10. Pahuljasta lopta

Fizičari vole smišljati smiješna imena za teške koncepte. "Fuzzball" je simpatično ime za smrtonosnu oblast koja trenutno ubija sve u blizini. Fuzzball teorija je u suštini pokušaj da se opiše crna rupa pomoću teorije struna. U suštini, pahuljasta lopta nije prava zvijezda u uobičajenom smislu, nije lopta plazme koja se održava termonuklearnom fuzijom. Umjesto toga, to je područje zamršenih nizova energije koje podržavaju njihove vlastite unutrašnja energija. Takav predmet bi jednostavno ispario svaku supstancu koja mu se približi.

Oni koji su zainteresovani za nepoznato biće zainteresovani i za učenje o tome.

29. avgust 2013. u 22:33

Neutronske zvijezde, koje se često nazivaju "mrtvim" zvijezdama, su nevjerovatni objekti. Njihovo proučavanje posljednjih desetljeća postalo je jedno od najfascinantnijih i najbogatijih područja astrofizike. Interes za neutronske zvijezde nije samo zbog misterije njihove strukture, već i zbog njihove kolosalne gustine i jakih magnetnih i gravitacijskih polja. Tamo je materija u posebnom stanju, koja podsjeća na ogromno atomsko jezgro, a ti uvjeti se ne mogu reproducirati u zemaljskim laboratorijama.

Rođenje na vrhu olovke

Otkriće nove elementarne čestice, neutrona, 1932. godine natjeralo je astrofizičare da se zapitaju kakvu bi ulogu mogla imati u evoluciji zvijezda. Dvije godine kasnije, sugerirano je da su eksplozije supernove povezane s transformacijom običnih zvijezda u neutronske zvijezde. Zatim su napravljeni proračuni strukture i parametara potonjeg i postalo je jasno da ako se male zvijezde (poput našeg Sunca) na kraju svoje evolucije pretvore u bijele patuljke, onda teže postaju neutronske. U avgustu 1967. godine radioastronomi su, proučavajući treperenje kosmičkih radio izvora, otkrili čudne signale - vrlo kratki, u trajanju od oko 50 milisekundi, snimani su impulsi radio emisije, ponavljani u strogo određenom vremenskom intervalu (oko jedne sekunde). Ovo je bilo potpuno drugačije od uobičajene haotične slike nasumičnih nepravilnih fluktuacija u radio emisiji. Nakon detaljne provjere sve opreme, postali smo sigurni da su impulsi vanzemaljskog porijekla. Astronome je teško iznenaditi objekti koji emituju promenljivog intenziteta, ali u ovom slučaju period je bio toliko kratak, a signali toliko redovni da su naučnici ozbiljno sugerisali da bi to mogle biti vesti iz vanzemaljskih civilizacija.

Stoga je prvi pulsar nazvan LGM-1 (od engleskog Little Green Men - "Little Green Men"), iako su pokušaji da se pronađe bilo kakvo značenje u primljenim impulsima završili uzaludno. Ubrzo su otkrivena još 3 pulsirajuća radio izvora. Njihov period se opet pokazao mnogo manjim od karakterističnih vremena vibracija i rotacije svih poznatih astronomskih objekata. Zbog pulsirajuće prirode zračenja, novi objekti su počeli da se nazivaju pulsari. Ovo otkriće je doslovno potreslo astronomiju, a izvještaji o detekciji pulsara počeli su stizati iz mnogih radio opservatorija. Nakon otkrića pulsara u Rakovinoj magli, koja je nastala uslijed eksplozije supernove 1054. godine (ova zvijezda je bila vidljiva tokom dana, kako Kinezi, Arapi i Sjevernoamerikanci spominju u svojim analima), postalo je jasno da su pulsari nekako vezano za eksplozije supernove.

Najvjerovatnije su signali dolazili od predmeta koji je ostao nakon eksplozije. Prošlo je mnogo vremena prije nego što su astrofizičari shvatili da su pulsari brzo rotirajuće neutronske zvijezde koje su toliko dugo tražili.

Iako je većina neutronskih zvijezda otkrivena radio emisijom, one emituju najveći dio svoje energije u rasponima gama i rendgenskih zraka. Neutronske zvijezde se rađaju vrlo vruće, ali se dovoljno brzo hlade i već u hiljadu godina starosti imaju površinsku temperaturu od oko 1.000.000 K. Stoga samo mlade neutronske zvijezde sijaju u rendgenskom području zbog čisto termičkog zračenja.

Pulsar fizika

Pulsar je jednostavno ogroman magnetizirani vrh koji se vrti oko ose koja se ne poklapa sa osom magneta. Da ništa ne pada na njega i ništa ne emituje, tada bi njegova radio emisija imala rotirajuću frekvenciju i mi je nikada ne bismo čuli na Zemlji. Ali činjenica je da ovaj vrh ima kolosalnu masu i visoke temperature površine, a rotirajuće magnetsko polje stvara ogroman intenzitet električno polje, sposoban da ubrza protone i elektrone skoro do brzine svjetlosti. Štaviše, sve ove nabijene čestice koje jure oko pulsara zarobljene su u njegovom kolosalnom magnetnom polju. I samo unutar malog čvrstog ugla oko magnetne ose mogu da se oslobode (neutronske zvezde imaju najjača magnetna polja u Univerzumu, dostižući 10 10 -10 14 gausa, za poređenje: Zemljino polje je 1 gaus, Sunčevo - 10 -50 gausa). Upravo su ti tokovi nabijenih čestica izvor radio-emisije iz koje su otkriveni pulsari, za koje se kasnije pokazalo da su neutronske zvijezde. Budući da se magnetska os neutronske zvijezde ne poklapa nužno s osom njene rotacije, kada se zvijezda rotira, struja radio-talasa se širi kroz svemir poput stroboskopa - samo na trenutak prosijeca okolnu tamu.

Rendgenski snimci pulsara Rakova maglice u njegovom aktivnom (lijevo) i normalnom (desno) stanju

najbliži komšija
Ovaj pulsar se nalazi samo 450 svjetlosnih godina od Zemlje i predstavlja binarni sistem neutronske zvijezde i bijelog patuljka sa orbitalnim periodom od 5,5 dana. Meko rendgensko zračenje koje prima satelit ROSAT emituju polarne ledene kape PSR J0437-4715, koje su zagrijane na dva miliona stepeni. Tokom svoje brze rotacije (period ovog pulsara je 5,75 milisekundi), on se okreće prema Zemlji jednim ili drugim magnetnim polom, zbog čega se intenzitet fluksa gama zraka mijenja za 33%. Svijetli objekt pored malog pulsara je udaljena galaksija koja iz nekog razloga aktivno svijetli u rendgenskom području spektra.

Almighty Gravity

Prema moderna teorija evolucije, masivne zvijezde završavaju svoje živote kolosalnom eksplozijom, pretvarajući većinu u gasnu maglicu koja se širi. Kao rezultat toga, ono što ostaje od diva mnogo puta većeg od našeg Sunca po veličini i masi je gusti vrući objekat veličine oko 20 km, sa tankom atmosferom (od vodika i težih jona) i gravitacionim poljem 100 milijardi puta većim od ono na Zemlji. Nazvana je neutronska zvijezda, vjerujući da se sastoji uglavnom od neutrona. Materija neutronske zvijezde je najgušći oblik materije (kašičica takvog supernukleusa teška je oko milijardu tona). Vrlo kratak period signala koje emituju pulsari bio je prvi i najvažniji argument u prilog činjenici da su to neutronske zvijezde, koje posjeduju ogromno magnetsko polje i rotiraju vrtoglavom brzinom. Samo gusti i kompaktni objekti (veličine samo nekoliko desetina kilometara) sa snažnim gravitacijskim poljem mogu izdržati takvu brzinu rotacije, a da se ne raspadnu na komade zbog centrifugalnih inercijskih sila.

Neutronska zvijezda se sastoji od neutronske tekućine pomiješane s protonima i elektronima. "Nuklearna tečnost", vrlo slična supstanci iz atomska jezgra, 1014 puta gušće od obične vode. Ova ogromna razlika je razumljiva – na kraju krajeva, atomi se sastoje uglavnom od praznog prostora, u kojem laki elektroni kruže oko sićušnog, teškog jezgra. Jezgro sadrži gotovo svu masu, budući da su protoni i neutroni 2000 puta teži od elektrona. Ekstremne sile nastale formiranjem neutronske zvijezde toliko komprimiraju atome da se elektroni stisnuti u jezgra kombinuju s protonima i formiraju neutrone. Na taj način se rađa zvijezda koja se gotovo u potpunosti sastoji od neutrona. Super gusta nuklearna tečnost, ako se donese na Zemlju, eksplodirala bi kao nuklearna bomba, ali u neutronskoj zvijezdi je stabilan zbog ogromnog gravitacionog pritiska. Međutim, u vanjskim slojevima neutronske zvijezde (kao i svih zvijezda), tlak i temperatura padaju, formirajući čvrstu koru debljine oko kilometar. Vjeruje se da se uglavnom sastoji od željeznih jezgara.

Flash
Kolosalna rendgenska baklja od 5. marta 1979. godine, ispostavilo se, dogodila se daleko izvan naše Galaksije, u Velikom Magelanovom oblaku, satelitu našeg Mliječnog puta, koji se nalazi na udaljenosti od 180 hiljada svjetlosnih godina od Zemlje. Zajednička obrada praska gama zraka 5. marta, koju je snimilo sedam svemirskih letjelica, omogućila je prilično precizno utvrđivanje položaja ovog objekta, a činjenica da se nalazi upravo u Magelanovom oblaku danas je praktično nesumnjiva.

Događaj koji se dogodio na ovoj dalekoj zvijezdi prije 180 hiljada godina teško je zamisliti, ali je tada bljesnuo poput 10 supernova, više od 10 puta jačine od svih zvijezda u našoj galaksiji. Svetla tačka na vrhu figure je odavno poznati i dobro poznati SGR pulsar, a nepravilan obris je najverovatniji položaj objekta koji je planuo 5. marta 1979. godine.

Poreklo neutronske zvezde
Eksplozija supernove jednostavno je pretvaranje dijela gravitacijske energije u toplinu. Kada staroj zvijezdi ponestane goriva i termonuklearna reakcija više ne može zagrijati njenu unutrašnjost na potrebnu temperaturu, dolazi do kolapsa – kolapsa oblaka plina prema svom težištu. Energija oslobođena u ovom procesu raspršuje vanjske slojeve zvijezde u svim smjerovima, formirajući maglinu koja se širi. Ako je zvijezda mala, poput našeg Sunca, tada dolazi do izbijanja i formira se bijeli patuljak. Ako je masa zvijezde više od 10 puta veća od Sunčeve, onda takav kolaps dovodi do eksplozije supernove i formira se obična neutronska zvijezda. Ako supernova eksplodira na licu mjesta u potpunosti velike zvezde, sa masom od 20-40 Solara, i formira se neutronska zvijezda s masom većom od tri Sunca, tada proces gravitacijske kompresije postaje nepovratan i nastaje crna rupa.

Unutrašnja struktura
Tvrda kora vanjski slojevi Neutronska zvijezda se sastoji od teških atomskih jezgara raspoređenih u kubičnu rešetku, a elektroni slobodno lete između njih, što podsjeća na zemaljske metale, ali samo mnogo gušće.

Otvoreno pitanje

Iako se neutronske zvijezde intenzivno proučavaju oko tri decenije, njihova unutrašnja struktura nije pouzdana. Štaviše, nema čvrste sigurnosti da se oni zaista sastoje uglavnom od neutrona. Kako se krećete dublje u zvijezdu, pritisak i gustina se povećavaju i materija može biti toliko komprimirana da se razbije na kvarkove - građevne blokove protona i neutrona. Prema modernoj kvantnoj hromodinamici, kvarkovi ne mogu postojati u slobodnom stanju, već su kombinovani u neodvojive „trojke” i „dvojke”. Ali možda se, na granici unutrašnjeg jezgra neutronske zvijezde, situacija mijenja i kvarkovi izlaze iz svog zatvorenog prostora. Da bi dalje razumjeli prirodu neutronske zvijezde i egzotične materije kvarka, astronomi moraju odrediti odnos između mase zvijezde i njenog polumjera ( prosječna gustina). Proučavanjem neutronskih zvijezda sa satelitima moguće je prilično precizno izmjeriti njihovu masu, ali je određivanje njihovog promjera mnogo teže. Nedavno su naučnici koji su koristili XMM-Newton rendgenski satelit pronašli način da procijene gustinu neutronskih zvijezda na osnovu gravitacionog crvenog pomaka. Još jedna neobična stvar kod neutronskih zvijezda je da kako se masa zvijezde smanjuje, njen radijus se povećava - kao rezultat najmanja veličina imaju najmasivnije neutronske zvijezde.

Crna udovica
Eksplozija supernove vrlo često daje značajnu brzinu novorođenom pulsaru. Takva leteća zvijezda sa pristojnim vlastitim magnetnim poljem uvelike remeti jonizirani plin koji ispunjava međuzvjezdani prostor. Formira se neka vrsta udarnog vala, koji teče ispred zvijezde i razilazi se u široki konus nakon nje. Kombinovana optička (plavo-zeleni deo) i rendgenska (nijanse crvene) slike pokazuje da ovde nemamo posla samo sa svetlećim oblakom gasa, već sa ogromnim strujom elementarnih čestica koje emituje ovaj milisekundni pulsar. Linearna brzina Crna udovica je jednaka 1 milion km/h, rotira oko svoje ose za 1,6 ms, stara je već oko milijardu godina, a oko Udovice ima zvijezdu pratilju koja kruži oko Udovice u periodu od 9,2 sata. Pulsar B1957+20 dobio je svoje ime iz jednostavnog razloga što njegovo snažno zračenje jednostavno spaljuje svog susjeda, uzrokujući da plin koji ga formira "proključa" i ispari. Čahura u obliku crvene cigare iza pulsara je dio prostora gdje elektroni i protoni koje emituje neutronska zvijezda emituju meke gama zrake.

Rezultat kompjuterskog modeliranja omogućava da se vrlo jasno, u poprečnom presjeku, predstave procesi koji se odvijaju u blizini pulsara koji brzo leti. Zrake koje se divergiraju od svijetle tačke su konvencionalna slika toka energije zračenja, kao i toka čestica i antičestica koje izvire iz neutronske zvijezde. Crveni obris na granici crnog prostora oko neutronske zvijezde i crvenih sjajnih oblaka plazme mjesto je gdje se tok relativističkih čestica koje lete skoro brzinom svjetlosti susreće sa gustim udarni talas međuzvezdani gas. Naglim kočenjem, čestice emituju X-zrake i, izgubivši većinu svoje energije, više ne zagrijavaju toliko upadni plin.

Cramp of the Giants

Pulsari se smatraju jednom od ranih faza života neutronske zvijezde. Zahvaljujući njihovom istraživanju, naučnici su saznali o magnetnim poljima, brzini rotacije i daljoj sudbini neutronskih zvijezda. Neprekidnim praćenjem ponašanja pulsara može se tačno utvrditi koliko energije gubi, koliko usporava, pa čak i kada će prestati da postoji, usporivši toliko da ne može da emituje moćne radio talase. Ove studije su potvrdile mnoga teorijska predviđanja o neutronskim zvijezdama.

Već 1968. otkriveni su pulsari s periodom rotacije od 0,033 sekunde do 2 sekunde. Periodičnost impulsa radio pulsara održava se sa neverovatnom tačnošću, a u početku je stabilnost ovih signala bila veća od Zemljinih atomskih satova. Pa ipak, s napretkom na polju mjerenja vremena, bilo je moguće registrovati redovne promjene njihovih perioda za mnoge pulsare. Naravno, radi se o izuzetno malim promjenama i tek kroz milione godina možemo očekivati ​​da će se period udvostručiti. Odnos trenutne brzine rotacije i usporavanja rotacije jedan je od načina da se procijeni starost pulsara. Uprkos izuzetnoj stabilnosti radio signala, neki pulsari ponekad doživljavaju takozvane "poremećaje". U vrlo kratkom vremenskom intervalu (manje od 2 minute), brzina rotacije pulsara se značajno povećava, a zatim se nakon nekog vremena vraća na vrijednost koja je bila prije "poremećaja". Vjeruje se da "poremećaji" mogu biti uzrokovani preuređivanjem mase unutar neutronske zvijezde. Ali u svakom slučaju, tačan mehanizam još uvijek nije poznat.

Dakle, Vela pulsar prolazi kroz velike "poremećaje" otprilike svake 3 godine, što ga čini vrlo zanimljivim objektom za proučavanje ovakvih pojava.

Magnetari

Neke neutronske zvijezde, koje se nazivaju izvori mekih gama zraka (SGR), emituju snažne rafale "mekih" gama zraka u nepravilnim intervalima. Količina energije koju emituje SGR u tipičnoj baklji koja traje nekoliko desetinki sekunde može emitovati samo Sunce u toku cijele godine. Četiri poznata SGR-a nalaze se unutar naše Galaksije, a samo jedan je izvan nje. Ove nevjerovatne eksplozije energije mogu uzrokovati zvijezda potresa - moćne verzije potresa koji pucaju na čvrstu površinu neutronskih zvijezda i oslobađaju snažne tokove protona iz njihovih jezgara, koji, zaglavljeni u magnetskom polju, emituju gama i rendgenske zrake. Neutronske zvijezde identificirane su kao izvori snažnih gama-zračenja nakon što je ogroman gama-zračenje 5. marta 1979. godine oslobodilo onoliko energije u prvoj sekundi koliko Sunce emituje u 1.000 godina. Čini se da nedavna zapažanja jedne od najaktivnijih neutronskih zvijezda trenutno podržavaju teoriju da potresi izazivaju nepravilne, snažne eksplozije gama i rendgenskog zračenja.

Godine 1998., čuveni SGR se iznenada probudio iz svog "dremanja", koji nije pokazivao nikakve znakove aktivnosti 20 godina i izbacio je skoro isto toliko energije koliko i baklja gama zraka 5. marta 1979. godine. Ono što je istraživače najviše pogodilo kada su posmatrali ovaj događaj je naglo usporavanje brzine rotacije zvezde, što ukazuje na njeno uništenje. Da bi se objasnile snažne gama-zrake i rendgenske baklje, predložen je model magnetara - neutronske zvijezde sa super jakim magnetnim poljem. Ako se neutronska zvijezda rodi vrteći se vrlo brzo, onda kombinovani utjecaj rotacije i konvekcije, koji igra važnu ulogu u prvih nekoliko sekundi života neutronske zvijezde, može stvoriti ogromno magnetsko polje kroz složen proces poznat kao "aktivan dinamo" (na isti način na koji se polje stvara unutar Zemlje i Sunca). Teoretičari su bili začuđeni otkrivši da takav dinamo, koji radi u vrućoj, novorođenoj neutronskoj zvijezdi, može stvoriti magnetno polje 10.000 puta jače od normalno polje pulsari. Kada se zvijezda ohladi (nakon 10 ili 20 sekundi), konvekcija i djelovanje dinamo prestaju, ali ovo vrijeme je dovoljno da nastane potrebno polje.

Magnetno polje rotirajuće električno vodljive lopte može biti nestabilno, a oštro restrukturiranje njegove strukture može biti praćeno oslobađanjem kolosalnih količina energije (jasan primjer takve nestabilnosti je periodični prijenos magnetni polovi Zemlja). Slične stvari se dešavaju na Suncu, u eksplozivnim događajima zvanim "solarne baklje". U magnetaru, raspoloživa magnetna energija je ogromna, a ta energija je sasvim dovoljna da pokrene takve džinovske baklje kao što su 5. marta 1979. i 27. avgusta 1998. godine. Takvi događaji neizbježno uzrokuju duboke poremećaje i promjene u strukturi ne samo električnih struja u volumenu neutronske zvijezde, već i njene čvrste kore. Još jedan misteriozni tip objekta koji emituje snažno rendgensko zračenje tokom periodičnih eksplozija su takozvani anomalni rendgenski pulsari - AXP. Razlikuju se od običnih rendgenskih pulsara po tome što emituju samo u rendgenskom području. Naučnici vjeruju da su SGR i AXP faze života iste klase objekata, odnosno magnetara ili neutronskih zvijezda, koje emituju meke gama zrake crpeći energiju iz magnetnog polja. I iako magnetari danas ostaju zamisao teoretičara i nema dovoljno podataka koji potvrđuju njihovo postojanje, astronomi uporno traže potrebne dokaze.

Magnetar kandidati
Astronomi su već proučili našu matičnu galaksiju, Mliječni put, tako temeljito da ih ne košta ništa da prikažu njen pogled sa strane, koji ukazuje na položaj najčudnije od neutronskih zvijezda.

Naučnici vjeruju da su AXP i SGR jednostavno dvije faze u životu istog divovskog magneta - neutronske zvijezde. Prvih 10.000 godina magnetar je SGR - pulsar, vidljiv u običnoj svjetlosti i proizvodi uzastopne rafale mekog rendgenskog zračenja, a u narednih milionima godina, već poput anomalnog AXP pulsara, nestaje iz vidljivog raspon i puffs samo na rendgenskom snimku.

Najjači magnet
Analiza podataka dobijenih od strane satelita RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) tokom posmatranja neobičnog pulsara SGR 1806-20 pokazala je da je ovaj izvor najmoćniji magnet do sada poznat u Univerzumu. Veličina njegovog polja određena je ne samo na osnovu indirektnih podataka (iz usporavanja pulsara), već i gotovo direktno - iz mjerenja frekvencije rotacije protona u magnetskom polju neutronske zvijezde. Magnetno polje blizu površine ovog magnetara dostiže 10 15 gausa. Da je, na primjer, u orbiti Mjeseca, svi magnetni mediji za skladištenje na našoj Zemlji bili bi demagnetizirani. Istina, uzimajući u obzir činjenicu da je njena masa približno jednaka Sunčevoj, to više ne bi bilo važno, jer čak i da Zemlja nije pala na ovu neutronsku zvijezdu, ona bi se oko nje vrtjela kao luda, stvarajući puna revolucija za samo sat vremena.

Aktivni dinamo
Svi znamo da energija voli da prelazi iz jednog oblika u drugi. Električna energija se lako pretvara u toplinu, a kinetička u potencijalnu energiju. Ogromni konvektivni tokovi električno vodljive magme, plazme ili nuklearne materije, ispostavilo se, također mogu kinetička energija transformirati u nešto neobično, kao što je magnetsko polje. Kretanje velikih masa na rotirajućoj zvijezdi u prisustvu malog početnog magnetskog polja može dovesti do električne struje, kreirajući polje u istom smjeru kao i originalno. Kao rezultat, počinje lavinsko povećanje vlastitog magnetskog polja rotirajućeg objekta koji provodi struju. Što je veće polje, to su veće struje, veće su struje, veće je polje - a sve je to zbog banalnih konvektivnih tokova, zbog činjenice da je vruća materija lakša od hladne materije, pa stoga lebdi...

Problematična četvrt

Čuvena svemirska opservatorija Chandra otkrila je stotine objekata (uključujući i druge galaksije), što ukazuje da nisu sve neutronske zvijezde predodređene da vode usamljeni život. Takvi se objekti rađaju u binarnim sistemima koji su preživjeli eksploziju supernove koja je stvorila neutronsku zvijezdu. A ponekad se dešava da pojedinačne neutronske zvijezde u gustim zvjezdanim područjima kao što su globularna jata zarobe pratioca. U ovom slučaju, neutronska zvijezda će "ukrasti" materiju od svog susjeda. I u zavisnosti od toga koliko je zvezda masivna da je prati, ova „krađa“ će izazvati različite posledice. Plin koji teče iz pratioca s masom manjom od naše Sunce na takvu "mrvicu" kao što je neutronska zvijezda ne može odmah pasti zbog prevelikog ugaonog momenta, pa stvara takozvani akrecijski disk oko sebe od „ukradene stvari. Trenje dok se obavija oko neutronske zvijezde i kompresija u gravitacionom polju zagrijava plin na milione stupnjeva i on počinje emitovati rendgenske zrake. Još jedan interesantan fenomen povezan s neutronskim zvijezdama koje imaju pratioca male mase su rendgenski izboji. Obično traju od nekoliko sekundi do nekoliko minuta i na maksimumu daju zvijezdi sjaj skoro 100 hiljada puta veći od sjaja Sunca.

Ove baklje se objašnjavaju činjenicom da kada se vodonik i helijum prenesu na neutronsku zvijezdu iz pratioca, oni formiraju gust sloj. Postepeno, ovaj sloj postaje toliko gust i vruć da počinje reakcija termonuklearne fuzije i oslobađa se ogromna količina energije. U smislu snage, ovo je ekvivalentno eksploziji čitavog nuklearnog arsenala zemljana na svakom kvadratnom centimetru površine neutronske zvijezde u roku od jedne minute. Potpuno drugačija slika se opaža ako neutronska zvijezda ima masivnog pratioca. Džinovska zvijezda gubi materiju u obliku zvjezdanog vjetra (struja joniziranog plina koji izlazi iz njene površine), a ogromna gravitacija neutronske zvijezde hvata dio ove materije. Ali ovdje magnetsko polje dolazi do izražaja, uzrokujući da padajuće materije teče dalekovodi do magnetnih polova.

To znači da se rendgensko zračenje prvenstveno stvara u vrućim tačkama na polovima, a ako se magnetna os i os rotacije zvijezde ne poklapaju, tada se ispostavlja da je sjaj zvijezde promjenjiv - to je također pulsar , ali samo rendgenski snimak. Neutronske zvijezde u rendgenskim pulsarima imaju svijetle gigantske zvijezde kao pratioce. U bursterima, pratioci neutronskih zvijezda su slabe zvijezde male mase. Starost sjajnih divova ne prelazi nekoliko desetina miliona godina, dok starost slabih patuljastih zvijezda može biti milijarde godina, budući da prve troše svoje nuklearno gorivo mnogo brže od drugih. Iz toga proizilazi da su bursteri stari sistemi u kojima je magnetsko polje oslabilo tokom vremena, a pulsari su relativno mladi, pa stoga magnetna polja jači u njima. Možda su bursteri pulsirali u nekom trenutku u prošlosti, ali pulsari tek treba da puknu u budućnosti.

Pulsari su takođe povezani sa binarnim sistemima sa najviše kratkim periodima(manje od 30 milisekundi) - tzv. milisekundni pulsari. Unatoč brzoj rotaciji, ispostavilo se da nisu najmlađi, kako bi se očekivalo, već najstariji.

Oni nastaju iz binarnih sistema u kojima stara, sporo rotirajuća neutronska zvijezda počinje da apsorbira materiju svog također ostarjelog pratioca (obično crvenog diva). Kako materija pada na površinu neutronske zvijezde, ona joj prenosi energiju rotacije, uzrokujući njeno okretanje sve brže i brže. To se događa sve dok pratilac neutronske zvijezde, gotovo oslobođen viška mase, ne postane bijeli patuljak, a pulsar oživi i počne se okretati brzinom od stotina okretaja u sekundi. Međutim, nedavno su astronomi otkrili vrlo neobičan sistem, gdje pratilac milisekundnog pulsara nije bijeli patuljak, već džinovska naduvana crvena zvijezda. Naučnici veruju da ovaj binarni sistem posmatraju upravo u fazi „oslobođenja“ crvene zvezde od višak kilograma i postaje bijeli patuljak. Ako je ova hipoteza netačna, onda bi zvijezda pratilica mogla biti obična zvijezda kuglastog jata koju je slučajno uhvatio pulsar. Gotovo sve neutronske zvijezde koje su trenutno poznate nalaze se ili u binarnim rendgenskim zracima ili kao pojedinačni pulsari.

A nedavno je Hubble uočio u vidljivoj svjetlosti neutronsku zvijezdu, koja nije komponenta binarnog sistema i ne pulsira u rendgenskom i radio opsegu. Ovo pruža jedinstvenu priliku da se tačno odredi njena veličina i izvrši prilagođavanje ideja o sastavu i strukturi ove bizarne klase izgorelih, gravitaciono komprimovanih zvezda. Ova zvijezda je prvi put otkrivena kao izvor rendgenskih zraka i emituje u ovom rasponu ne zato što sakuplja vodonik dok se kreće kroz svemir, već zato što je još mlada. Možda je to ostatak neke od zvijezda u binarnom sistemu. Kao rezultat eksplozije supernove, ovaj binarni sistem se urušio i bivši susjedi su započeli samostalno putovanje kroz Univerzum.

Mali Star Eater
Kao što kamenje pada na zemlju, tako se velika zvijezda, oslobađajući komadiće svoje mase, postepeno pomiče do malog i udaljenog susjeda, koji ima ogromno gravitacijsko polje blizu svoje površine. Da se zvezde ne okreću okolo opšti centar gravitacije, tada bi mlaz plina mogao jednostavno teći, kao mlaz vode iz šolje, na malu neutronsku zvijezdu. Ali budući da se zvijezde vrte u krug, padajuća materija mora izgubiti većinu svog ugaonog momenta prije nego što stigne do površine. I ovdje, međusobno trenje čestica koje se kreću različitim putanjama i interakcija ionizirane plazme koja formira akrecijski disk s magnetnim poljem pulsara pomažu da se proces pada materije uspješno završi udarom o površinu neutronske zvijezde u oblasti njegovih magnetnih polova.

Riddle 4U2127 riješena
Ova zvijezda zavarava astronome više od 10 godina, pokazujući čudnu sporu promjenjivost u svojim parametrima i svaki put se razbuktavajući drugačije. Samo najnovije istraživanje Svemirska opservatorija Chandra uspjela je otkriti misteriozno ponašanje ovog objekta. Ispostavilo se da to nije jedna, već dvije neutronske zvijezde. Štaviše, obojica imaju pratioce - jedna zvijezda je slična našem Suncu, druga je kao mali plavi susjed. Prostorno, ovi parovi zvijezda su razdvojeni prilično velikom udaljenosti i žive samostalnim životom. Ali na zvjezdanoj sferi oni su projektovani na gotovo istu tačku, zbog čega su se tako dugo smatrali jednim objektom. Ove četiri zvijezde nalaze se u globularnom jatu M15 na udaljenosti od 34 hiljade svjetlosnih godina.

Otvoreno pitanje

Ukupno, astronomi su do danas otkrili oko 1.200 neutronskih zvijezda. Od toga, više od 1.000 su radio pulsari, a ostali su jednostavno izvori rendgenskih zraka. Tokom godina istraživanja, naučnici su došli do zaključka da su neutronske zvijezde pravi originali. Neki su veoma svetli i mirni, drugi periodično bukte i menjaju se sa potresima, a treći postoje u binarnim sistemima. Ove zvijezde su među najmisterioznijim i najneuhvatljivijim astronomskim objektima, kombinirajući najjača gravitacijska i magnetska polja i ekstremne gustoće i energije. I svako novo otkriće iz njihovog turbulentnog života daje naučnicima jedinstvene informacije neophodne za razumevanje prirode Materije i evolucije Univerzuma.

Univerzalni standard
Veoma je teško poslati nešto izvan Sunčevog sistema, pa su zajedno sa letjelicama Pioneer 10 i 11 koje su se tamo uputile prije 40 godina, zemljani slali poruke i svojoj braći na umu. Nacrtati nešto što će biti razumljivo vanzemaljskom umu nije lak zadatak, štaviše, bilo je potrebno naznačiti i povratnu adresu i datum slanja pisma... Koliko su umjetnici sve to mogli jasno učiniti, teško je za osoba za razumijevanje, ali sama ideja korištenja radio pulsara za označavanje mjesta i vremena slanja poruke je briljantna. Isprekidane zrake različitih dužina koje izlaze iz tačke koja simbolizira Sunce ukazuju na smjer i udaljenost do pulsara najbližih Zemlji, a isprekidanost linije nije ništa drugo nego binarna oznaka njihovog perioda okretanja. Najduži snop upućuje na centar naše Galaksije - Mliječni put. Za jedinicu vremena u poruci uzima se frekvencija radio signala koji emituje atom vodika kada se međusobna orijentacija spinova (smjer rotacije) protona i elektrona promijeni.

Čuvenih 21 cm ili 1420 MHz trebalo bi da budu poznata svim inteligentnim bićima u Univerzumu. Koristeći ove orijentire, koji upućuju na „radio svetionike“ Univerzuma, moći će se pronaći zemljani i nakon mnogo miliona godina, a poređenjem zabilježene frekvencije pulsara sa trenutnom moći će se procijeniti kada će se muškarac i žena blagoslovili prvi let svemirski brod, koji je napustio Sunčev sistem.