Pulsari i neutronske zvijezde. "superteška" neutronska zvijezda poriče teoriju "slobodnih" kvarkova

Međunarodni tim astrofizičara, u kojem su bili ruski naučnici sa Instituta istraživanje svemira Ruska akademija nauka, Moskovski institut za fiziku i tehnologiju i Pulkovska opservatorija Ruske akademije nauka, fotografisali su zračenje pulsara koji je veoma brzo bledeo 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 pulsare 4U 0115+63 i V 0332+53 koji emituju rendgenske zrake. 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, zatim blistavo bljeskaju ili čak potpuno nestaju. Po načinu na koji pulsari prelaze iz jednog stanja u drugo, može se procijeniti njihova magnetna polja i temperature okolne materije. Vrijednosti ovih parametara su toliko visoke da se ne mogu dobiti i izmjeriti direktno u zemaljskim laboratorijama.

Naziv pulsara počinje slovom, što 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 "4th Catalog of UHURU", prvu posvećenu rendgensku opservatoriju u orbiti. A kada je otkriven prvi pulsar, prvobitno se zvao LGM-1, od "malih zelenih ljudi" ("mali 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. Gas spiralno kruži oko neutronske zvijezde, formirajući akrecijski disk, i usporava se na granici magnetosfere neutronske zvijezde. U tom slučaju, tvar malo prodire u magnetosferu, "zamrzava" se u nju i teče dolje magnetne linije do polova. Padajući na magnetne polove, zagreva se na stotine miliona stepeni i zrači u rendgenskom opsegu. Budući da je magnetna os neutronske zvijezde pod uglom u odnosu na os rotacije, rendgenski zraci rotiraju kao zraci svjetionika i "sa obale" izgledaju kao signali koji se ponavljaju s periodom od hiljaditih dijelova sekunde do nekoliko minuta. .

Neutronska zvijezda je jedan mogući ostatak od eksplozije supernove. Na kraju evolucije nekih zvijezda, njihova materija je toliko snažno 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 se rendgenski pulsar mogao posmatrati u sistemu od dvije zvijezde, materija mora teći od obične zvijezde do neutronske. U ovom slučaju obična zvijezda može biti džin ili superdžin i imati moćan zvjezdani vjetar, odnosno bacati 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 gravitacija zvijezde i povlači je gravitacija neutronske zvijezde.

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

Rendgenski pulsari 4U 0115+63 i V 0332+53 zrače tako nestabilno (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 "suknja" podigne - plinski disk se formira i raste duž ekvatora - i zvijezda ispunjava Rocheov režanj. Plin počinje brzo akreirati na neutronsku zvijezdu, intenzitet njegovog zračenja naglo raste i dolazi do bljeska. Postepeno se "suknja" troši, akrecijski disk se iscrpljuje i materija više ne može pasti na neutronsku zvijezdu zbog utjecaja magnetskog polja i centrifugalnih sila. Postoji 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 linijom. 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, režim akrecije se može privremeno nastaviti ako postoji dovoljna količina materije, što se jasno vidi na slici.

Koristeći rendgenski teleskop u svemirskoj opservatoriji Swift, ruski naučnici su uspjeli izmjeriti granični intenzitet zračenja, odnosno luminoznost ispod koje pulsar prelazi u "propelerski mod". Ova vrijednost zavisi od magnetnog polja i perioda rotacije pulsara. Period rotacije proučavanih izvora poznat je mjerenjem vremena dolaska impulsa koje oni 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 faktor od 400, kako se očekivalo, već samo za faktor od 200. Autori su sugerirali da se ili površina neutronske zvijezde zagrijane bakljom hladi i tako služi kao dodatni izvor zračenja, ili efekat propelera ne može u potpunosti blokirati protok materije iz obične zvijezde i postoje drugi kanali "curenja".

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

Aleksandar Lutovinov, profesor Ruske akademije nauka, doktor fizičko-matematičkih nauka, šef laboratorije Instituta za svemirska istraživanja Ruske akademije nauka i predavač na Moskovskom institutu za fiziku i tehnologiju objašnjava: „Jedan od fundamentalnih Pitanja formiranja i evolucije neutronskih zvijezda je struktura njihovih magnetnih polja. U procesu istraživanja odredili smo za dvije neutronske zvijezde dipolnu komponentu magnetnog polja koja je upravo odgovorna za efekat propelera. Pokazali smo da se ova nezavisno dobijena vrijednost može uporediti s već poznatom vrijednošću magnetnog polja iz mjerenja ciklotronskih linija i tako procijeniti doprinos drugih komponenti višeg reda koje ulaze u strukturu polja.”

Zvijezde čija je masa 1,5-3 puta veća 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 dođe do "neutralizacije" materije: interakcija elektrona s protonima dovest će do činjenice da će gotovo cijela masa zvijezde biti sadržana u neutronima. Formirano neutronska zvijezda . Najmasivnije zvijezde mogu se pretvoriti u neutronske nakon što eksplodiraju kao supernove.

Koncept neutronske zvijezde

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 1930-ih 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 je uloga i značaj supernova otkrivena otprilike u isto vrijeme, sugerirano je da bi neutronska zvijezda mogla biti ostatak eksplozije supernove. Nažalost, izbijanjem Drugog svetskog rata pažnja naučnika se prebacila na vojne potrebe i detaljno proučavanje ovih novih i najviši stepen misteriozni objekti su suspendovani. Zatim, 1950-ih godina, proučavanje neutronskih zvijezda je nastavljeno čisto teorijski kako bi se utvrdilo da li su one relevantne za problem proizvodnje hemijskih elemenata u centralnim područjima zvijezda.
ostaju jedini astrofizički objekt čije su postojanje i svojstva predviđeni mnogo prije njihovog otkrića.

Početkom 1960-ih, otkriće kosmičkih izvora rendgenskih zraka uvelike je ohrabrilo one koji su smatrali da su neutronske zvijezde mogući izvori 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 kosmičkih rendgenskih zraka. Govoreći o neutronskim zvijezdama, treba imati na umu da su njihove fizičke karakteristike utvrđene teoretski i vrlo hipotetičke, jer fizičkih uslova koji postoje u ovim tijelima ne mogu se reproducirati u laboratorijskim eksperimentima.

Svojstva neutronskih zvijezda

Gravitacijske sile igraju odlučujuću ulogu u svojstvima neutronskih zvijezda. Prema različitim procjenama, prečnici neutronskih zvijezda su 10-200 km. A ovaj volumen, beznačajan prema svemirskim konceptima, "ispunjen" je takvom količinom materije koja može sastaviti nebesko tijelo slično Suncu, prečnika oko 1,5 miliona km, a mase gotovo trećine miliona puta teži od Zemlje! 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. Prema procjenama, magnetsko polje neutronske zvijezde može doseći 1 milion km. miliona gausa, dok je na Zemlji 1 gaus. Radijus neutronske zvijezde uzima se 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. Ovdje se rađaju radio signali, koji jesu žig pulsari. Ultrabrze nabijene čestice, koje se kreću spiralno duž linija magnetskog polja, dovode do različite vrste zračenje. U nekim slučajevima, zračenje se javlja u radio opsegu elektromagnetnog spektra, u drugim - zračenje na visokim frekvencijama.

Gustina neutronske zvijezde

Gotovo neposredno ispod magnetosfere, gustina materije dostiže 1 t/cm3, što je 100.000 puta veće od gustine gvožđa. Sljedeći vanjski sloj ima karakteristike metala. Ovaj sloj "supertvrde" materije je u kristalnom obliku. Kristali se sastoje od atomskih jezgara atomska masa 26 - 39 i 58 - 133. Ovi kristali su izuzetno mali: da biste prešli razmak od 1 cm, potrebno je poređati oko 10 milijardi kristala 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 poput kadmijuma, ali je također bogato neutronima i elektronima. Gustina trećeg sloja je 1000 puta veća od prethodnog. Prodirući dublje u neutronsku zvijezdu, dolazimo do četvrtog sloja, dok se gustoća lagano povećava - oko pet puta. Ipak, s takvom gustinom, 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 "zagađenom" elektronima i protonima. Ispod ovog sloja nalazi se jezgro neutronske zvijezde. Ovdje je gustina oko 1,5 puta veća nego u sloju iznad. Pa ipak, čak i ovo malo povećanje gustine uzrokuje da se čestice u jezgru kreću mnogo brže nego u bilo kojem drugom sloju. Kinetička energija kretanja neutrona pomiješanih s malom količinom protona i elektrona je tolika da se neprestano događaju neelastični sudari čestica. U procesima sudara, svi poznati u 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. To je i za očekivati, s obzirom na to kako nastaju. Tokom prvih 10 - 100 hiljada godina postojanja zvezde, temperatura jezgra se smanjuje na nekoliko stotina miliona stepeni. Zatim dolazi nova faza, kada temperatura jezgra zvijezde polako opada zbog emisije elektromagnetnog zračenja.

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

1. Kvarkove zvijezde

Kao što znate, zvijezda na kraju svog života može se "srušiti" u crnu rupu, bijelog patuljka ili neutronsku zvijezdu. Ako je zvijezda bila dovoljno gusta prije kolapsa u supernovu, ostatak zvjezdane tvari formira neutronsku zvijezdu. Kada se to dogodi, zvijezda postaje veoma vruća i gusta, a zatim pokušava da se sruši.

To, međutim, ometaju fermioni (in ovaj slučaj, neutroni), koji se pokoravaju 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 i dalje biti u ravnoteži.

Ali, sa razvojem kvantna teorija, astrofizičari su predložili mogućnost postojanja nove vrste zvijezde, koja nastaje u slučaju prestanka degenerativnog pritiska neutronskog jezgra. Zvali su je kvark zvijezda. Sa povećanjem pritiska mase zvijezde, neutroni će se raspasti na svoje sastavne dijelove – kvarkove, koji će u uvjetima jakog pritiska i ogromne količine energije moći postojati u slobodnom stanju. Nazvana "čudna materija", ova supa od kvarkova bila bi neverovatno gusta, mnogo gušća od normalne neutronske zvezde.

2. Elektroslabe zvijezde

Činilo bi se da kvarkove zvezde - završna fazaživot zvijezde prije njene smrti i transformacije u crnu rupu. Međutim, fizičari su nedavno sugerirali postojanje još jedne teorijske vrste zvijezde koja bi mogla postojati između kvark zvijezde i crne rupe. Takozvana elektroslaba zvijezda je teoretski mogla održati stanje ravnoteže zbog složenih interakcija između slabe nuklearne sile i elektromagnetne sile poznate kao elektroslaba sila.

U elektroslakoj zvijezdi, energija iz mase zvijezde gurala bi se na jezgro zvijezde od "čudne materije". Sa povećanjem energetskog utjecaja, elektromagnetni i slab Nuklearna energija"pomiješano" bi postalo gotovo nerazlučivo. 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. Thorn-Zhitkova objekti

Godine 1977, Kip Thorne i Anna Zhitkova objavili su svoj rad, koji je bio Detaljan opis nova vrsta zvijezde, nazvana "Objekat Thorn-Zhitkova". To je hibridna zvijezda koja je nastala kao rezultat sudara između crvenog supergiganta i male, guste neutronske zvijezde. Pošto je crveni superdžin izuzetno ogromna zvijezda, bilo bi potrebno stotine godina da neutronska zvijezda jednostavno probije put 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, što će rezultirati velikom supernovom i na kraju crnom rupom.

4. Smrznute zvijezde

Standardna zvijezda sagorijeva vodonično gorivo, stvara helijum i održava se 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 kada gori vodonik, a zvijezda počinje da se hladi. Kada zvijezda na kraju postane supernova i eksplodira, ona bukvalno "zasije" svemir metalnim molekulima, koji se zatim igraju suštinsku ulogu u formiranju novih zvezda i planeta.

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

5. Magnetosferski objekti koji se vječno urušavaju

Crne rupe su povezane s neshvatljivim pojavama i paradoksima. Teoretičari su predložili 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 "magnetosferskim objektom koji se zauvijek urušava". Takav objekat bi navodno trebao riješiti paradoks u kojem materija crne rupe koja se urušava na kraju počinje da se kreće brže od brzine svjetlosti.

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

6. Populacija III zvijezde

Kako naučnici predviđaju, hladne metalne zvijezde će se pojaviti bliže zalasku sunca u svemir. Međutim, šta je sa zvijezdama na drugom kraju spektra? Ove zvijezde, sastavljene od primordijalnog plina zaostalog od Velikog praska, nazvane su zvijezdama Populacije III. Tabelu zvjezdane populacije razvio je Walter Baade 1940. godine i opisao je sadržaj metala u zvijezdi. Što je veći broj "populacije", veći je sadržaj metala u zvijezdi. Dugo vremena su bile odvojene 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. Nisu imali teške elemente, ali su se u potpunosti sastojali od vodonika i helijuma, sa mogućim inkluzijama litijuma. Zvijezde Populacije III bile su apsurdno sjajne i gigantske, veće od većine trenutnih zvijezda. Jezgra ne samo da su sintetizovala obične elemente, već su se i hranila iz reakcije 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. Kvazi-zvijezde

Nemojte brkati kvazi-zvijezde sa kvazarima (objekat koji izgleda kao zvijezda, ali to zapravo nije). Kvazizvijezda je teoretski tip zvijezde koja je mogla postojati samo u zoru svemira. Kao i objekti Thorn-Zhitkova, oni bi bili "kanibali", ali umjesto da sakriju još jednu zvijezdu u centru, postojala bi crna rupa. Kvazizvijezde su se morale formirati od masivne populacije III zvijezda.

Kada obične zvijezde kolabiraju, one postaju supernove i za sobom ostavljaju crnu rupu. U kvazi-zvijezdi, gusti vanjski sloj nuklearnog materijala morao je apsorbirati energiju eksplozije iz 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 bi se održavala suprotstavljanjem energije emitirane iz jezgra crne rupe i energije gravitacionog kolapsa.

8. Preon Stars

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

Hipotetički, fisija bi mogla trajati zauvijek, ali neki teoretičari vjeruju da su takozvani preoni najmanje čestice u prirodi. Teoretski, preon zvijezde bi bile veličine graška fudbalska lopta. Takav mali volumen bi sadržavao masu približno jednaku Mjesecu. Postojanje predonskih zvijezda moglo bi dati trag o ogromnom sadržaju 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 su takozvane Planckove zvijezde u središtu crnih rupa. Navodno, Planckova zvijezda je vrlo čudna pojava koja je podržana uobičajenim nuklearna fuzija. Nazvan je tako jer bi trebao imati energetsku gustinu blisku Planckovoj gustini (tj. - 5,15 x 10^96 kilograma po kubnom metru).

10. Pahuljasta lopta

Fizičari vole smišljati smiješna imena za složene koncepte. "Fluffy Ball" je simpatično ime za smrtonosnu oblast svemira koja trenutno ubija sve u blizini. Teorija pahuljastih kuglica je u suštini pokušaj da se opiše crna rupa pomoću teorije struna. U suštini, pahuljasta lopta nije prava zvijezda u uobičajenom smislu, nije lopta od plazme podržana termonuklearnom fuzijom. Umjesto toga, to je područje zamršenih nizova energije koje podržavaju sami unutrašnja energija. Takav predmet bi jednostavno ispario svaku materiju koja mu se približi.

Za one koje zanima nepoznato, bit će zanimljivo saznati o tome.

29. avgust 2013. u 10:33

Često nazivane "mrtvim" neutronskim zvijezdama su nevjerovatni objekti. Njihova studija posljednjih decenija postala je jedno od najfascinantnijih i najbogatijih otkrića u astrofizici. Interes za neutronske zvijezde nije samo zbog misterije njihove strukture, već i zbog njihove kolosalne gustine, te najjačih magnetnih i gravitacijskih polja. Tamo se materija nalazi u posebnom stanju koje nalikuje ogromnom atomskom jezgru, a ovi uslovi se ne mogu reprodukovati u zemaljskim laboratorijama.

Rođenje na vrhu olovke

Otkriće 1932. nove elementarne čestice, neutrona, navelo je astrofizičare da razmisle o tome kakvu bi ulogu mogla imati u evoluciji zvijezda. Dvije godine kasnije, sugerirano je da su eksplozije supernove povezane s transformacijom običnih zvijezda u neutronske. Zatim su napravljeni proračuni strukture i parametara potonjeg i postalo je jasno da ako se male zvijezde (kao što je naše Sunce) na kraju svoje evolucije pretvore u bijele patuljke, onda teže postaju neutronske. U avgustu 1967. godine, radio astronomi su, proučavajući scintilacije kosmičkih radio izvora, otkrili čudne signale - vrlo kratke, duge oko 50 milisekundi, snimani su impulsi radio emisije, koji se ponavljaju nakon strogo određenog vremenskog intervala (reda jedne sekunde). To je bilo potpuno drugačije od uobičajene haotične slike nasumičnih nepravilnih fluktuacija u radio emisiji. Nakon detaljne provjere sve opreme, došlo se do uvjerenja da su impulsi vanzemaljskog porijekla. Astronome je teško iznenaditi objektima koji emituju promenljivog intenziteta, ali u ovom slučaju period je bio toliko kratak, a signali toliko regularni, da su naučnici ozbiljno sugerisali da bi to mogle biti vesti iz vanzemaljskih civilizacija.

Zbog toga je prvi pulsar nazvan LGM-1 (od engleskog Little Green Men - "Little Green Men"), iako su pokušaji da se nađe 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 oscilovanja i rotacije svih poznatih astronomskih objekata. Zbog impulzivne prirode zračenja, novi objekti su se počeli zvati pulsari. Ovo otkriće je doslovno uzburkalo astronomiju, a izvještaji o otkriću 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 povezano sa eksplozijama supernove.

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

Iako je većina neutronskih zvijezda otkrivena radio emisijom, one i dalje emituju glavnu količinu energije u rasponima gama i rendgenskih zraka. Neutronske zvijezde se rađaju veoma vruće, ali se dosta brzo ohlade i već na hiljadu godina 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 samo 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 frekvenciju rotacije i mi je nikada ne bismo čuli na Zemlji. Ali činjenica je da ovaj vrh ima kolosalnu masu i visoke temperature površine, a rotirajuće magnetno 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 zamci njegovog kolosalnog magnetnog polja. I samo unutar malog čvrstog ugla blizu magnetne ose, mogu se otrgnuti (neutronske zvezde imaju najjača magnetna polja u Univerzumu, dostižući 10 10 -10 14 gausa, za poređenje: Zemljino polje je 1 gaus, Sunčevo polje je 10-50 gausa). Upravo su ti tokovi nabijenih čestica izvor te radio emisije, prema kojoj su otkriveni pulsari, za koje se kasnije ispostavilo da su neutronske zvijezde. Budući da se magnetska os neutronske zvijezde ne poklapa nužno sa osom njene rotacije, kada se zvijezda rotira, struja radio-talasa se širi u svemiru poput snopa svjetlećeg svjetionika - prosijecajući okolnu tamu samo na trenutak.

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

najbliži komšija
Ovaj pulsar je udaljen samo 450 svjetlosnih godina od Zemlje i predstavlja binarni sistem neutronske zvijezde i bijelog patuljka s orbitalnim periodom od 5,5 dana. Meke rendgenske zrake koje prima satelit ROSAT emituju polarne kape PSR J0437-4715 zagrijane do dva miliona stepeni. Tokom svoje brze rotacije (period ovog pulsara je 5,75 milisekundi), on se okreće ka 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 dijelu spektra.

Omnipotentna gravitacija

Prema moderna teorija masivne zvijezde završavaju svoje živote u kolosalnoj eksploziji koja većinu njih pretvara u gasovitu maglicu koja se širi. Kao rezultat toga, od giganta, mnogo puta većeg od našeg Sunca po veličini i masi, ostaje gust vreli objekat veličine oko 20 km, sa tankom atmosferom (sastavljenom od vodonika i težih jona) i gravitacionim poljem 100 milijardi puta veći od zemaljskog. Nazvali su je neutronskom zvijezdom, vjerujući da se sastoji uglavnom od neutrona. Supstanca 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 imaju ogromno magnetsko polje i rotiraju vrtoglavom brzinom. Samo gusti i kompaktni objekti (veličine svega nekoliko desetina kilometara) sa snažnim gravitacijskim poljem mogu izdržati takvu brzinu rotacije, a da se ne raspadnu na komade zbog centrifugalnih sila inercije.

Neutronska zvijezda se sastoji od neutronske tekućine s primjesom protona i elektrona. "Nuklearna tečnost", veoma podseća na supstancu iz atomska jezgra, 1014 puta gušće od obične vode. Ova ogromna razlika je razumljiva, budući da su atomi uglavnom prazan prostor, sa lakim elektronima koji lepršaju oko sićušnog, teškog jezgra. Jezgro sadrži gotovo svu masu, budući da su protoni i neutroni 2000 puta teži od elektrona. Ekstremne sile koje se javljaju prilikom formiranja neutronske zvijezde komprimiraju atome tako da se elektroni utisnuti u jezgra spajaju s protonima i formiraju neutrone. Tako se rađa zvijezda, gotovo u potpunosti sastavljena od neutrona. Supergusta 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
Kolosalni rendgenski bljesak 5. marta 1979. godine, ispostavilo se, dogodio 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 precizno određivanje položaja ovog objekta, a danas praktično nema sumnje da se nalazi u Magelanovom oblaku.

Događaj koji se dogodio na ovoj dalekoj zvijezdi prije 180 hiljada godina teško je zamisliti, ali je tada buknuo kao čak 10 supernova, više od 10 puta više od sjaja svih zvijezda u našoj Galaksiji. Svetla tačka na vrhu figure je dugačak i dobro poznati pulsar SGR, a nepravilna kontura je najverovatniji položaj objekta koji je eruptirao 5. marta 1979. godine.

Poreklo neutronske zvezde
Eksplozija supernove jednostavno je pretvaranje dijela gravitacijske energije u toplinsku energiju. Kada staroj zvijezdi ponestane goriva i termonuklearna reakcija više ne može zagrijati njena crijeva na potrebnu temperaturu, dolazi do svojevrsnog kolapsa – kolapsa oblaka plina na svoje težište. Oslobođena energija istovremeno raspršuje vanjske slojeve zvijezde u svim smjerovima, formirajući maglinu koja se širi. Ako je zvijezda mala, poput našeg Sunca, tada dolazi do bljeska 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 eruptira u potpunosti velika zvijezda, sa masom od 20-40 solarnih, 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, s elektronima koji slobodno lete između njih, slično Zemljinim metalima, samo što su mnogo gušći.

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 krećemo dublje u zvijezdu, pritisak i gustina se povećavaju, a materija može biti toliko komprimirana da se raspada na kvarkove, građevne blokove protona i neutrona. Prema savremenoj kvantnoj hromodinamici, kvarkovi ne mogu postojati u slobodnom stanju, već su kombinovani u neodvojive "trojke" i "dvojke". Ali, možda, na granici unutrašnjeg jezgra neutronske zvijezde, situacija se mijenja i kvarkovi izbijaju iz svog zatvorenog prostora. Da bi bolje razumjeli prirodu neutronske zvijezde i egzotične materije kvarka, astronomi moraju odrediti odnos između mase zvijezde i njenog polumjera ( prosječna gustina). Ispitivanjem neutronskih zvijezda sa pratiocima može se precizno izmjeriti njihova masa, ali je određivanje prečnika mnogo teže. Nedavno su naučnici koji su koristili mogućnosti XMM-Newton rendgenskog satelita pronašli način da procijene gustinu neutronskih zvijezda na osnovu gravitacionog crvenog pomaka. Još jedna neobična karakteristika neutronskih zvijezda je da kako se masa zvijezde smanjuje, njen radijus se povećava - kao rezultat najmanja veličina imaju najmasovnije neutronske zvijezde.

Crna udovica
Eksplozija supernove vrlo često obavještava novorođeni pulsar o velikoj brzini. Takva leteća zvijezda sa pristojnim vlastitim magnetnim poljem snažno remeti jonizirani plin koji ispunjava međuzvjezdani prostor. Formira se neka vrsta udarnog vala, koji ide ispred zvijezde i razilazi se u širokom konusu za njom. Kombinovana optička (plavo-zeleni deo) i rendgenska (nijanse crvene) slike pokazuje da ovde nemamo posla samo sa svetlećim oblakom gasa, već sa ogromnim fluksom elementarnih čestica koje emituje ovaj milisekundni pulsar. Brzina linije Crna udovica je jednaka 1 milion km/h, napravi rotaciju 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 ime iz jednostavnog razloga što njegovo najmoćnije 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 kompjuterske simulacije omogućava vizualizaciju, u presjeku, procesa koji se odvijaju u blizini pulsara koji brzo leti. Zrake koje se divergiraju od svijetle tačke su uvjetna slika tog toka energije zračenja, kao i toka čestica i antičestica koji dolazi od neutronske zvijezde. Crvena granica na granici crnog prostora oko neutronske zvijezde i crvenih užarenih plazma pufova je mjesto gdje se mlaz relativističkih čestica koje lete gotovo brzinom svjetlosti susreće sa kondenziranim udarni talas međuzvezdani gas. Prilikom naglog usporavanja, čestice emituju rendgenske zrake i, izgubivši svoju glavnu energiju, ne zagrijavaju toliko upadni plin.

Grčevi divova

Pulsari se smatraju jednim od ranih faza života neutronske zvijezde. Zahvaljujući njihovom istraživanju, naučnici su naučili o magnetnim poljima, o brzini rotacije i o budućoj sudbini neutronskih zvijezda. Neprekidnim posmatranjem ponašanja pulsara može se tačno odrediti koliko energije gubi, koliko usporava, pa čak i kada prestane da postoji, usporivši dovoljno 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. Frekvencija impulsa radio pulsara održava se sa neverovatnom tačnošću, a u početku je stabilnost ovih signala bila veća od Zemljinog atomskog sata. Pa ipak, s napretkom u oblasti mjerenja vremena za mnoge pulsare, bilo je moguće registrovati redovne promjene njihovih perioda. Naravno, radi se o izuzetno malim promjenama i tek kroz milione godina možemo očekivati ​​da se period udvostruči. Omjer trenutne brzine rotacije i usporavanja rotacije jedan je od načina za procjenu starosti pulsara. Uprkos zapanjujućoj stabilnosti radio signala, neki pulsari ponekad doživljavaju takozvane "poremećaje". Za vrlo kratak vremenski interval (manje od 2 minute), brzina rotacije pulsara se značajno povećava, a zatim se nakon nekog vremena vraća na vrijednost koja je bila prije "kršenja". Vjeruje se da "prekršaji" mogu biti uzrokovani preuređivanjem mase unutar neutronske zvijezde. Ali u svakom slučaju, tačan mehanizam još uvijek nije poznat.

Dakle, Vela pulsar je podvrgnut velikim "prekršajima" otprilike jednom u 3 godine, što ga čini vrlo zanimljivim objektom za proučavanje ovakvih pojava.

magnetari

Neke neutronske zvijezde, zvane SGRs, emituju snažne rafale "mekih" gama zraka u nepravilnim intervalima. Količina energije koju emituje SGR tokom tipičnog bljeska, koji traje nekoliko desetinki sekunde, Sunce može zračiti samo cijelu godinu. Četiri poznata SGR-a nalaze se unutar naše Galaksije, a samo je jedan izvan nje. Ove nevjerovatne eksplozije energije mogu biti uzrokovane potresima - snažnim verzijama potresa, kada se čvrsta površina neutronskih zvijezda razbije i iz njihove unutrašnjosti pobjegnu moćni tokovi protona koji, zaglavljeni u magnetskom polju, emituju gama i X- zraci. Neutronske zvijezde identificirane su kao izvori snažnih eksplozija gama zraka nakon ogromnog praska gama zraka 5. marta 1979. godine, kada je u prvoj sekundi izbačeno onoliko energije koliko Sunce emituje u 1.000 godina. Čini se da nedavna zapažanja jedne od "najaktivnijih" neutronskih zvijezda trenutno podržavaju teoriju da su snažni udari gama i rendgenskih zraka uzrokovani potresima.

Godine 1998., poznati SGR se iznenada probudio iz svog "dremanja", koji nije pokazivao znakove aktivnosti 20 godina i izbacio je skoro toliko energije kao bljesak 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 postojanja neutronske zvijezde, može stvoriti ogromno magnetsko polje kroz složen proces poznat kao „aktivni dinamo“ (na isti način na koji se stvara polje 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 redovno polje pulsari. Kada se zvijezda ohladi (nakon 10 ili 20 sekundi), konvekcija i dinamo djelovanje prestaju, ali ovo vrijeme je sasvim dovoljno da se pojavi potrebno polje.

Magnetno polje rotirajuće električno vodljive lopte može biti nestabilno, a oštro restrukturiranje njene strukture može biti praćeno oslobađanjem kolosalnih količina energije (dobar 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 za snagu takvih džinovskih baklji kao što su 5. marta 1979. i 27. avgusta 1998. godine. Takvi događaji neizbježno uzrokuju duboki slom i promjene u strukturi ne samo električnih struja u volumenu neutronske zvijezde, već i njene čvrste kore. Još jedan misteriozni tip objekta koji emituje moćne rendgenske zrake 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 životne faze 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 tvrdoglavo traže potrebne dokaze.

Kandidati za Magnetare
Astronomi su već proučili našu sopstvenu galaksiju, Mliječni put, tako temeljito da ih ništa ne košta da nacrtaju njen pogled sa strane, označavajući položaje najistaknutijih neutronskih zvijezda na njoj.

Naučnici vjeruju da su AXP i SGR samo dvije faze u životu istog džinovskog magneta - neutronske zvijezde. Prvih 10.000 godina magnetar je SGR - pulsar vidljiv u običnom svjetlu i daje uzastopne bljeskove mekih rendgenskih zraka, a u narednih milionima godina on, već kao anomalni AXP pulsar, nestaje iz vidljivog dometa i puffs samo na rendgenskim snimcima.

Najjači magnet
Analiza podataka dobijenih pomoću 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 (o usporavanju pulsara), već i gotovo direktno - na osnovu 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 nosači informacija na našoj Zemlji bili bi demagnetizirani. Istina, s obzirom na to da je njegova masa približno jednaka Sunčevoj, to više ne bi bilo važno, jer čak i da Zemlja nije pala na ovu neutronsku zvijezdu, vrtjela bi se oko nje kao luda, praveći potpunu revoluciju za samo jedan sat.

Aktivni dinamo
Svi znamo da energija voli da prelazi iz jednog oblika u drugi. Električna energija se lako pretvara u toplotu, a kinetička u potencijalnu energiju. Ogromni konvektivni tokovi električno vodljive magme plazme ili nuklearne materije, ispostavilo se, također mogu kinetička energija biti pretvoren u nešto neobično, kao što je magnetsko polje. Kretanje velikih masa na rotirajućoj zvijezdi u prisustvu malog početnog magnetnog polja može dovesti do električne struje, koji stvara polje u istom smjeru kao i originalno. Kao rezultat, počinje lavinski rast vlastitog magnetskog polja rotirajućeg provodljivog objekta. 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, pa stoga lebdi...

Restless Neighbourhood

Čuvena svemirska opservatorija Chandra pronašla je stotine objekata (uključujući i druge galaksije), što ukazuje da nisu sve neutronske zvijezde predodređene da žive same. 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. A u zavisnosti od toga koliko će joj zvezda masovno praviti društvo, ova "krađa" će izazvati različite posledice. Plin koji teče iz pratioca mase manje od naše Sunce, na takvu "mrvicu" kao što je neutronska zvijezda, neće moći odmah pasti zbog vlastitog prevelikog ugaonog momenta, pa stvara tzv. disk oko njega od "ukradene" materije. Trenje tokom namotavanja oko neutronske zvijezde i kompresije u gravitacionom polju zagrijavaju plin na milione stupnjeva i on počinje da emituje rendgenske zrake. Još jedna zanimljiva pojava povezana s neutronskim zvijezdama koje imaju pratioca male mase su rendgenski udari (bursteri). Obično traju od nekoliko sekundi do nekoliko minuta i, na svom maksimumu, daju zvijezdi blistavost skoro 100.000 puta veću od Sunca.

Ovi izlivi se objašnjavaju činjenicom da kada se vodonik i helijum prenesu na neutronsku zvijezdu od 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 s njene površine), a ogromna gravitacija neutronske zvijezde zahvata dio ove materije za sebe. Ali ovdje magnetsko polje dolazi do izražaja, što uzrokuje da supstanca koja pada teče duž linije sile do magnetnih polova.

To znači da se rendgenski zraci prvenstveno stvaraju u vrućim tačkama na polovima, a ako se magnetska os i os rotacije zvijezde ne poklapaju, tada se ispostavlja da je sjaj zvijezde promjenjiv - ovo je također pulsar , ali samo rendgenski snimak. Neutronske zvijezde u rendgenskim pulsarima imaju svijetle gigantske zvijezde kao pratioce. U bursterima, pratioci neutronskih zvijezda su zvijezde male mase niskog sjaja. Starost sjajnih divova ne prelazi nekoliko desetina miliona godina, dok starost slabih patuljastih zvijezda može biti milijarde godina, jer 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 oni su jači. Možda su bursteri nekada pulsirali u prošlosti, a pulsari tek treba da buknu u budućnosti.

Binarni sistemi su takođe povezani sa pulsarima sa najviše kratkim periodima(manje od 30 milisekundi) - takozvani milisekundni pulsari. Uprkos brzoj rotaciji, oni nisu najmlađi, kako bi se očekivalo, već najstariji.

Oni nastaju iz binarnih sistema, gdje stara, sporo rotirajuća neutronska zvijezda počinje da apsorbira materiju od svog već ostarjelog pratioca (obično crvenog diva). Padajući na površinu neutronske zvijezde, materija 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 rotirati brzinom od stotine okretaja u sekundi. Međutim, astronomi su nedavno otkrili vrlo neobičan sistem u kojem 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 pogrešna, onda bi zvijezda pratilica mogla biti obična zvijezda kuglastog jata koju je slučajno uhvatio pulsar. Gotovo sve neutronske zvijezde koje su trenutno poznate pronađene su ili u binarnim rendgenskim zracima ili kao pojedinačni pulsari.

I tek nedavno, Hubble je u vidljivoj svjetlosti primijetio neutronsku zvijezdu, koja nije komponenta binarnog sistema i ne pulsira u rendgenskom i radio opsegu. Ovo pruža jedinstvenu priliku da se precizno odredi njena veličina i izvrši prilagođavanje sastava i strukture ove bizarne klase izgorelih, gravitaciono komprimovanih zvezda. Ova zvijezda je prvi put otkrivena kao izvor rendgenskih zraka i emituje u ovom opsegu, ne zato što skuplja vodonik dok se kreće kroz svemir, već zato što je još mlada. Možda je to ostatak jedne od zvijezda binarnog sistema. Kao rezultat eksplozije supernove, ovaj binarni sistem se urušio i bivši susjedi su započeli samostalno putovanje kroz Univerzum.

Mali Star Eater
Kako kamenje pada na zemlju, tako se velika zvijezda, oslobađajući svoju masu malo po malo, postepeno pomiče do malog i udaljenog susjeda, koji ima ogromno gravitacijsko polje blizu svoje površine. Da se zvezde ne bi okretale zajednički centar gravitacije, tada bi gasni mlaz mogao jednostavno teći, poput vodene struje iz šolje, na malu neutronsku zvijezdu. Ali budući da zvijezde kruže u krugu, materija koja pada, prije nego što stigne do površine, mora izgubiti većinu svog ugaonog momenta. I ovdje međusobno trenje čestica koje se kreću različitim putanjama i interakcija ionizirane plazme koja formira akrecijski disk s magnetskim poljem pulsara pomažu da se proces padanja tvari uspješno završi udarom o površinu neutronske zvijezde u oblasti njegovih magnetnih polova.

Misterija 4U2127 Rešena
Ova zvijezda zavarava astronome više od 10 godina, pokazujući čudnu sporu promjenjivost svojih parametara i svaki put različito bukteći. Samo najnovije istraživanje svemirska opservatorija "Chandra" omogućila je da se otkrije misteriozno ponašanje ovog objekta. Ispostavilo se da ovo nije jedna, već dvije neutronske zvijezde. Štaviše, obojica imaju pratioce - jednu zvijezdu, sličnu našem Suncu, drugu - malom plavom susjedu. Prostorno, ovi parovi zvijezda su razdvojeni dovoljno velikom udaljenosti i žive samostalnim životom. Ali na zvjezdanoj sferi, oni su projektovani gotovo u jednu 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 vrlo svijetli i mirni, drugi periodično bljeskaju i mijenjaju se sa potresima, a treći postoje u binarnim sistemima. Ove zvijezde spadaju među najmisterioznije i najneuhvatljivije astronomske objekte, kombinirajući najjača gravitacijska i magnetska polja i ekstremne gustoće i energije. I svako novo otkriće iz njihovog turbulentnog života naučnicima pruža jedinstvene informacije neophodne za razumijevanje prirode Materije i evolucije Univerzuma.

Univerzalni standard
Vrlo je teško poslati nešto van Sunčevog sistema, pa su, zajedno sa letjelicama Pioneer-10 i -11 koje su tamo otišle prije 40 godina, zemljani slali poruke i svojoj braći na umu. Nacrtati nešto što će vanzemaljskom umu biti razumljivo nije lak zadatak, štaviše, još je trebalo naznačiti povratnu adresu i datum slanja pisma... Čovjeku je teško shvatiti koliko je sve ovo razumljivo uradili su umetnici, ali ideja da se koriste radio pulsari za označavanje mesta i vremena slanja poruke je genijalna. Diskontinuirane zrake različitih dužina, koje izlaze iz tačke koja simbolizira Sunce, ukazuju na smjer i udaljenost do pulsara najbližih Zemlji, a diskontinuitet linije nije ništa drugo nego binarna oznaka njihovog perioda okretanja. Najduži snop upućuje na centar naše Galaksije - Mliječni put. Kao jedinica vremena na poruci uzima se frekvencija radio signala koji emituje atom vodika pri promjeni međusobne orijentacije spinova (smjera rotacije) protona i elektrona.

Čuvenih 21 cm ili 1420 MHz trebalo bi da budu poznata svim inteligentnim bićima u svemiru. Prema ovim orijentirima, koji upućuju na "radio svetionike" Univerzuma, moći će se pronaći zemljani i nakon mnogo miliona godina, a poređenjem snimljene frekvencije pulsara sa trenutnom moći će se procijeniti kada ovi muškarac i žena su blagoslovili prvi let. svemirski brod koji je napustio Sunčev sistem.