Wanasayansi wanaitaje nyota ya nyutroni? Nyota ya nyutroni
Pulsar (pink) inaweza kuonekana katikati ya galaksi ya M82.
Chunguza pulsars na nyota za neutroni Ulimwengu: maelezo na sifa na picha na video, muundo, mzunguko, msongamano, muundo, wingi, joto, utafutaji.
Pulsars
Pulsars ni vitu vyenye kompakt ya duara ambavyo vipimo vyake haviendi zaidi ya mpaka Mji mkubwa. Jambo la kushangaza ni kwamba kwa kiasi kama hicho huzidi misa ya jua kwa suala la misa. Zinatumika kusoma hali kali za maada, kugundua sayari zaidi ya mfumo wetu, na kupima umbali wa ulimwengu. Kwa kuongezea, walisaidia kupata mawimbi ya uvutano ambayo yanaonyesha matukio ya nguvu, kama vile migongano mikubwa. Iligunduliwa kwa mara ya kwanza mnamo 1967.
Pulsar ni nini?
Ukitafuta pulsar angani, inaonekana kuwa nyota ya kawaida inayometa inayofuata mdundo fulani. Kwa kweli, nuru yao haipepesi wala haipepesi, na hawaonekani kama nyota.
Pulsar hutoa miale miwili inayoendelea, nyembamba ya mwanga katika mwelekeo tofauti. Athari ya flickering huundwa kwa sababu wanazunguka (kanuni ya beacon). Kwa wakati huu, boriti inapiga Dunia na kisha inageuka tena. Kwa nini hii inatokea? Ukweli ni kwamba mwanga wa mwanga wa pulsar kawaida haufanani na mhimili wake wa mzunguko.
Ikiwa blinking huzalishwa na mzunguko, basi kasi ya mapigo huonyesha kasi ambayo pulsar inazunguka. Jumla ya pulsars 2,000 zilipatikana, ambazo nyingi huzunguka mara moja kwa sekunde. Lakini kuna takriban vitu 200 ambavyo vinaweza kufanya mapinduzi mia kwa wakati mmoja. Ya haraka sana huitwa millisecond, kwa sababu idadi yao ya mapinduzi kwa sekunde ni sawa na 700.
Pulsars haiwezi kuchukuliwa kuwa nyota, angalau "hai". Badala yake, ni nyota za nutroni, zinazoundwa baada ya nyota kubwa kuishiwa na mafuta na kuanguka. Matokeo yake, mlipuko mkali huundwa - supernova, na nyenzo iliyobaki yenye mnene hubadilishwa kuwa nyota ya neutron.
Kipenyo cha pulsars katika Ulimwengu hufikia kilomita 20-24, na wingi wao ni mara mbili ya Jua. Ili kukupa wazo, kipande cha kitu kama hicho ukubwa wa mchemraba wa sukari kitakuwa na uzito wa tani bilioni 1. Hiyo ni, kitu kizito kama Everest kinatoshea mkononi mwako! Kweli, kuna kitu hata mnene - shimo nyeusi. Kubwa zaidi hufikia misa ya jua 2.04.
Pulsars zina nguvu shamba la sumaku, ambayo ina nguvu kutoka milioni 100 hadi 1 quadrillion kuliko Dunia. Ili nyota ya nyutroni ianze kutoa mwanga kama pulsar, lazima iwe na uwiano sahihi wa nguvu ya uga wa sumaku na kasi ya mzunguko. Inatokea kwamba boriti ya mawimbi ya redio haiwezi kupita kwenye uwanja wa mtazamo wa darubini ya msingi na kubaki isiyoonekana.
Redio pulsars
Mwanajimu Anton Biryukov juu ya fizikia ya nyota za nyutroni, kupunguza kasi ya mzunguko na ugunduzi wa mawimbi ya mvuto:
Kwa nini pulsars huzunguka?
Upole wa pulsar ni mzunguko mmoja kwa sekunde. Ya haraka sana huharakisha hadi mamia ya mapinduzi kwa sekunde na huitwa millisecond. Mchakato wa kuzunguka hutokea kwa sababu nyota ambazo zilitengenezwa pia zilizunguka. Lakini ili kufikia kasi hiyo, unahitaji chanzo cha ziada.
Watafiti wanaamini kwamba pulsars ya millisecond iliundwa kwa kuiba nishati kutoka kwa jirani. Unaweza kuona uwepo wa dutu ya kigeni ambayo huongeza kasi ya mzunguko. Na hiyo sio jambo zuri kwa mwenzi aliyejeruhiwa, ambayo siku moja inaweza kuliwa kabisa na pulsar. Mifumo hiyo inaitwa wajane nyeusi (baada ya aina ya hatari ya buibui).
Pulsars zina uwezo wa kutoa mwanga katika urefu wa mawimbi kadhaa (kutoka kwa redio hadi mionzi ya gamma). Lakini wanafanyaje hivyo? Wanasayansi bado hawawezi kupata jibu kamili. Inaaminika kuwa utaratibu tofauti unawajibika kwa kila urefu wa wimbi. Mihimili inayofanana na beacon imetengenezwa na mawimbi ya redio. Wao ni mkali na nyembamba na hufanana na mwanga thabiti, ambapo chembe zinaunda boriti iliyozingatia.
Kwa kasi ya mzunguko, uwanja wa magnetic unapungua. Lakini kasi ya kuzunguka inatosha kwao kutoa miale angavu kama ile ya polepole.
Wakati wa kuzunguka, shamba la sumaku linaunda uwanja wa umeme, ambao unaweza kuleta chembe za kushtakiwa kwenye hali ya rununu (umeme wa sasa). Eneo la juu ya uso ambapo shamba la sumaku linatawala linaitwa magnetosphere. Hapa, chembe zilizochajiwa huharakishwa hadi kasi ya juu sana kwa sababu ya nguvu uwanja wa umeme. Kila wakati wanaongeza kasi, hutoa mwanga. Inaonyeshwa katika safu za macho na x-ray.
Vipi kuhusu miale ya gamma? Utafiti unapendekeza kwamba chanzo chao kinapaswa kutafutwa mahali pengine karibu na pulsar. Na watafanana na shabiki.
Tafuta pulsars
Darubini za redio zinabaki kuwa njia kuu ya kutafuta pulsa angani. Ni vidogo na hafifu ikilinganishwa na vitu vingine, kwa hivyo unapaswa kuchanganua anga nzima na polepole vitu hivi viingie kwenye lenzi. Wengi walipatikana kwa kutumia Hifadhi ya Uangalizi ya Parkes huko Australia. Data nyingi mpya zitapatikana kutoka kwa Antena ya Mkusanyiko wa Kilomita ya Mraba (SKA) kuanzia mwaka wa 2018.
Mnamo 2008, darubini ya GLAST ilizinduliwa, ambayo ilipata pulsars 2050 za gamma-ray, ambapo 93 zilikuwa millisecond. Darubini hii ni muhimu sana kwa sababu inachunguza anga nzima, huku nyingine zikiangazia maeneo madogo tu kando ya ndege.
Kupata urefu tofauti wa mawimbi inaweza kuwa changamoto. Ukweli ni kwamba mawimbi ya redio yana nguvu sana, lakini huenda yasianguke kwenye lenzi ya darubini. Lakini mionzi ya gamma inaenea zaidi ya anga, lakini ni duni katika mwangaza.
Wanasayansi sasa wanajua kuwapo kwa pulsari 2,300, zinazopatikana kupitia mawimbi ya redio na 160 kupitia miale ya gamma. Pia kuna pulsars 240 millisecond, ambayo 60 hutoa mionzi ya gamma.
Kutumia pulsars
Pulsars sio tu ya kushangaza vitu vya nafasi, lakini pia zana muhimu. Nuru iliyotolewa inaweza kusema mengi kuhusu michakato ya ndani. Hiyo ni, watafiti wanaweza kuelewa fizikia ya nyota za nyutroni. Vitu hivi vina shinikizo la juu sana kwamba tabia ya jambo hutofautiana na kawaida. Maudhui ya ajabu ya nyota za nyutroni inaitwa "kuweka nyuklia."
Pulsars huleta faida nyingi kutokana na usahihi wa mapigo yao. Wanasayansi wanajua vitu maalum na wanaona kama saa za ulimwengu. Hivi ndivyo uvumi juu ya uwepo wa sayari zingine ulianza kuonekana. Kwa kweli, exoplanet ya kwanza iliyopatikana ilikuwa inazunguka pulsar.
Usisahau kwamba pulsars huendelea kusonga wakati "hupiga", ambayo ina maana kwamba inaweza kutumika kupima umbali wa cosmic. Walihusika pia katika kujaribu nadharia ya Einstein ya uhusiano, kama nyakati zilizo na mvuto. Lakini kawaida ya pulsation inaweza kuvuruga mawimbi ya mvuto. Hii ilizingatiwa mnamo Februari 2016.
Makaburi ya Pulsar
Hatua kwa hatua, pulsars zote hupungua. Mionzi hiyo inaendeshwa na shamba la sumaku linaloundwa na mzunguko. Matokeo yake, pia hupoteza nguvu zake na huacha kutuma mihimili. Wanasayansi wamechora mstari maalum ambapo miale ya gamma bado inaweza kugunduliwa mbele ya mawimbi ya redio. Mara tu pulsar inapoanguka chini, imeandikwa kwenye kaburi la pulsar.
Ikiwa pulsar iliundwa kutoka kwa mabaki ya supernova, basi ina hifadhi kubwa ya nishati na kasi ya haraka mzunguko. Mifano ni pamoja na kitu changa PSR B0531+21. Inaweza kubaki katika awamu hii kwa miaka mia kadhaa, baada ya hapo itaanza kupoteza kasi. Pulsars za umri wa kati hufanya idadi kubwa ya watu na hutoa mawimbi ya redio tu.
Hata hivyo, pulsar inaweza kupanua maisha yake ikiwa kuna satelaiti karibu. Kisha itatoa nyenzo zake na kuongeza kasi ya mzunguko. Mabadiliko hayo yanaweza kutokea wakati wowote, ndiyo sababu pulsar ina uwezo wa kuzaliwa upya. Mawasiliano kama hiyo inaitwa mfumo wa binary wa X-ray wa kiwango cha chini. Pulsar kongwe zaidi ni millisecond. Wengine hufikia mabilioni ya umri wa miaka.
Nyota za nyutroni
Nyota za nyutroni- badala ya vitu vya ajabu, vinavyozidi misa ya jua kwa mara 1.4. Wanazaliwa baada ya mlipuko wa zaidi nyota kubwa. Wacha tujue fomu hizi bora.
Wakati nyota kubwa mara 4-8 kuliko Jua inapolipuka, kinachobaki ni msingi msongamano mkubwa, ambayo inaendelea kuporomoka. Mvuto husukuma sana nyenzo hivi kwamba husababisha protoni na elektroni kuungana pamoja na kuwa nyutroni. Hivi ndivyo nyota ya neutroni yenye msongamano mkubwa huzaliwa.
Haya vitu vikubwa yenye uwezo wa kufikia kipenyo cha kilomita 20 tu. Ili kukupa wazo la msongamano, kijiko kimoja tu cha nyenzo za nyota ya neutroni kingekuwa na uzito wa tani bilioni. Mvuto juu ya kitu kama hicho ni mara bilioni 2 nguvu kuliko Dunia, na nguvu ni ya kutosha kwa lensi ya mvuto, ikiruhusu wanasayansi kutazama nyuma ya nyota.
Mshtuko kutoka kwa mlipuko huacha mapigo ambayo husababisha nyota ya nyutroni kuzunguka, kufikia mapinduzi kadhaa kwa sekunde. Ingawa wanaweza kuongeza kasi hadi mara 43,000 kwa dakika.
Tabaka za mipaka karibu na vitu vilivyounganishwa
Mwanaastrofizikia Valery Suleymanov juu ya kuibuka kwa diski za uongezaji, upepo wa nyota na jambo karibu na nyota za nyutroni:
Mambo ya ndani ya nyota za neutron
Mwanajimu Sergei Popov kuhusu hali mbaya vitu, muundo wa nyota za neutroni na njia za kusoma mambo ya ndani:
Wakati nyota ya nyutroni ni sehemu ya mfumo wa binary ambapo supernova imelipuka, picha ni ya kuvutia zaidi. Ikiwa nyota ya pili ni duni kwa wingi kwa Jua, basi huchota wingi wa mwenzake kwenye "lobe ya Roche". Hili ni wingu la duara la nyenzo inayozunguka nyota ya neutroni. Ikiwa satelaiti ilikuwa kubwa mara 10 kuliko molekuli ya jua, basi uhamisho wa wingi pia hurekebishwa, lakini sio imara sana. Nyenzo hutiririka miti ya sumaku, hupasha joto na kuunda mapigo ya X-ray.
Kufikia 2010, pulsars 1,800 zilikuwa zimepatikana kwa kutumia utambuzi wa redio na 70 kwa kutumia miale ya gamma. Baadhi ya vielelezo hata vilikuwa na sayari.
Aina za Nyota za Neutron
Baadhi ya wawakilishi wa nyota za nyutroni wana jeti za nyenzo zinazopita karibu na kasi ya mwanga. Wanaporuka nyuma yetu, huwaka kama mwanga wa mwanga. Kwa sababu ya hili, huitwa pulsars.
Nyota za nyutroni, ambazo mara nyingi huitwa nyota "zilizokufa", ni vitu vya kushangaza. Utafiti wao katika miongo ya hivi majuzi umekuwa mojawapo ya maeneo ya kuvutia zaidi na yenye ugunduzi wa unajimu. Kuvutiwa na nyota za neutroni ni kwa sababu sio tu kwa siri ya muundo wao, lakini pia kwa msongamano wao mkubwa na uwanja wenye nguvu wa sumaku na mvuto. Jambo hilo liko katika hali maalum, sawa na kiini kikubwa cha atomiki, na hali hizi haziwezi kuzalishwa tena katika maabara ya dunia.
Kuzaliwa kwenye ncha ya kalamu
Ugunduzi wa chembe mpya ya msingi, neutroni, mnamo 1932 uliwaongoza wanaastrofizikia kujiuliza ni jukumu gani linaweza kuchukua katika mageuzi ya nyota. Miaka miwili baadaye, ilipendekezwa kuwa milipuko ya supernova inahusishwa na mabadiliko ya nyota za kawaida kuwa nyota za neutron. Kisha mahesabu yalifanywa ya muundo na vigezo vya mwisho, na ikawa wazi kwamba ikiwa nyota ndogo (kama Jua letu) mwishoni mwa mageuzi yao hugeuka kuwa dwarfs nyeupe, basi nzito zaidi huwa nyutroni. Mnamo Agosti 1967, wanajimu wa redio, wakati wa kusoma kufifia kwa vyanzo vya redio vya ulimwengu, waligundua ishara za kushangaza: fupi sana, za kudumu kama milliseconds 50, mapigo ya utoaji wa redio yalirekodiwa, yanarudiwa kwa muda uliowekwa madhubuti (ya mpangilio wa sekunde moja) . Hii ilikuwa tofauti kabisa na picha ya kawaida ya machafuko ya mabadiliko ya nasibu yasiyo ya kawaida katika utoaji wa redio. Baada ya ukaguzi wa kina wa vifaa vyote, nilikuwa na hakika kwamba mapigo yalikuwa nayo asili ya nje. Ni vigumu kwa wanaastronomia kushangazwa na vitu vinavyotoa moshi kwa nguvu tofauti, lakini ndani kwa kesi hii kipindi kilikuwa kifupi sana, na ishara zilikuwa za kawaida sana, hivi kwamba wanasayansi walipendekeza kwa uzito kwamba zinaweza kuwa habari kutoka kwa ustaarabu wa nje.
Kwa hivyo, pulsar ya kwanza iliitwa LGM-1 (kutoka Kiingereza Kidogo Wanaume wa Kijani "Wanaume Wadogo wa Kijani"), ingawa majaribio ya kupata maana yoyote katika msukumo uliopokelewa yaliisha bure. Hivi karibuni, vyanzo 3 zaidi vya redio vinavyovuma viligunduliwa. Kipindi chao tena kiligeuka kuwa kidogo sana kuliko nyakati za tabia za vibration na mzunguko wa vitu vyote vinavyojulikana vya astronomia. Kwa sababu ya asili ya mionzi, vitu vipya vilianza kuitwa pulsars. Ugunduzi huu ulitikisa sana unajimu, na ripoti za ugunduzi wa pulsar zilianza kuwasili kutoka kwa vituo vingi vya uchunguzi wa redio. Baada ya ugunduzi wa pulsar kwenye Nebula ya Crab, ambayo iliibuka kwa sababu ya mlipuko wa supernova mnamo 1054 (nyota hii ilionekana wakati wa mchana, kama vile Wachina, Waarabu na Waamerika Kaskazini wanavyotaja katika kumbukumbu zao), ikawa wazi kuwa pulsars ni kwa njia fulani. kuhusiana na milipuko ya supernova.
Uwezekano mkubwa zaidi, ishara zilitoka kwa kitu kilichoachwa baada ya mlipuko. Ilichukua muda mrefu kabla ya wanajimu kutambua kwamba pulsari zilikuwa nyota za neutroni zinazozunguka kwa kasi ambazo walikuwa wakitafuta kwa muda mrefu.
Kaa Nebula
Mlipuko wa supernova hii (picha hapo juu), inayong'aa angani ya dunia kuliko Venus na inayoonekana hata wakati wa mchana, ilitokea mnamo 1054. saa ya dunia. Takriban miaka 1,000 ni kipindi kifupi sana cha wakati kulingana na viwango vya ulimwengu, na bado wakati huu Crab Nebula nzuri iliweza kuunda kutoka kwa mabaki ya nyota inayolipuka. Picha hii ni muundo wa picha mbili: moja yao ilipatikana kwa Darubini ya Macho ya Hubble (vivuli vya rangi nyekundu), nyingine na darubini ya Chandra X-ray (bluu). Inaonekana wazi kwamba elektroni za juu-nishati zinazotoa katika safu ya X-ray haraka sana hupoteza nguvu zao, kwa hiyo rangi ya bluu kutawala tu katika sehemu ya kati ya nebula.
Kuchanganya picha mbili husaidia kuelewa kwa usahihi zaidi utaratibu wa uendeshaji wa jenereta hii ya ajabu ya cosmic, ikitoa oscillations ya sumakuumeme ya masafa mapana zaidi - kutoka kwa mionzi ya gamma hadi mawimbi ya redio. Ingawa nyota nyingi za neutroni zimegunduliwa na utoaji wa redio, hutoa wingi wa nishati katika safu za gamma-ray na x-ray. Nyota za nyutroni huzaliwa zikiwa na joto kali, lakini hupoa haraka vya kutosha, na tayari katika umri wa miaka elfu moja wana joto la uso la takriban 1,000,000 K. Kwa hiyo, ni nyota changa tu za nyutroni zinazoangaza katika safu ya X-ray kutokana na mionzi ya joto tu.
Fizikia ya Pulsar
Pulsar ni sehemu kubwa ya juu ya sumaku inayozunguka mhimili ambao hauwiani na mhimili wa sumaku. Ikiwa hakuna kitu kilianguka juu yake na haikutoa chochote, basi utoaji wake wa redio ungekuwa na mzunguko wa mzunguko na hatutawahi kusikia duniani. Lakini ukweli ni kwamba juu hii ina wingi mkubwa na joto la juu uso, na uwanja unaozunguka wa sumaku huunda uwanja wa umeme wa nguvu kubwa, yenye uwezo wa kuongeza kasi ya protoni na elektroni karibu na kasi ya mwanga. Zaidi ya hayo, chembe hizi zote zilizochajiwa zinazozunguka pulsar zimenaswa kwenye uwanja wake mkubwa wa sumaku. Na tu ndani ya pembe ndogo dhabiti juu ya mhimili wa sumaku wanaweza kuvunja (nyota za nyutroni zina uwanja wenye nguvu wa sumaku katika Ulimwengu, kufikia 10 10 10 14 gauss, kwa kulinganisha: shamba la dunia ni 1 gauss, jua moja 10 50 gauss. ). Ni mikondo hii ya chembe za kushtakiwa ambazo ndizo chanzo cha utoaji wa redio ambayo pulsars iligunduliwa, ambayo baadaye iligeuka kuwa nyota za neutroni. Kwa kuwa mhimili wa sumaku wa nyota ya nyutroni si lazima ulandane na mhimili wa mzunguko wake, wakati nyota inapozunguka, mkondo wa mawimbi ya redio huenea kupitia nafasi kama mwali wa mwanga unaomulika, kwa muda mfupi tu unakata giza linalozunguka.
Picha za X-ray za pulsar ya Crab Nebula katika hali yake hai (kushoto) na ya kawaida (kulia).
jirani wa karibu
Pulsar hii iko miaka 450 tu ya mwanga kutoka kwa Dunia na ni mfumo wa binary wa nyota ya nutroni na kibete nyeupe na muda wa obiti wa siku 5.5. Mionzi laini ya X-ray iliyopokelewa na satelaiti ya ROSAT inatolewa na kofia za barafu za polar PSR J0437-4715, ambazo zina joto hadi digrii milioni mbili. Wakati wa mzunguko wake wa haraka (kipindi cha pulsar hii ni milliseconds 5.75), inageuka kuelekea Dunia na pole moja au nyingine ya magnetic, kwa sababu hiyo, ukubwa wa flux ya gamma ray hubadilika kwa 33%. Kitu mkali karibu na pulsar ndogo ni galaxy ya mbali ambayo, kwa sababu fulani, inang'aa kikamilifu katika eneo la X-ray la wigo.
Mvuto Mwenyezi
Kulingana na nadharia ya kisasa mageuzi, nyota kubwa hukatisha maisha yao kwa mlipuko mkubwa, na kuzigeuza nyingi kuwa nebula ya gesi inayopanuka. Kama matokeo, kile kinachobaki kutoka kwa jitu kubwa mara nyingi kuliko Jua letu kwa saizi na uzito ni kitu kizito cha moto cha takriban kilomita 20 kwa ukubwa, na angahewa nyembamba (ya hidrojeni na ioni nzito) na uwanja wa mvuto mara bilioni 100 kuliko. ile ya Dunia. Iliitwa nyota ya nyutroni, kwa kuamini kwamba inajumuisha hasa neutroni. Maada ya nyota ya nyutroni ndiyo aina mnene zaidi ya mata (kijiko cha chembechembe kama hicho kina uzito wa tani bilioni moja). Kipindi kifupi sana cha ishara zinazotolewa na pulsars kilikuwa hoja ya kwanza na muhimu zaidi kwa kupendelea ukweli kwamba hizi ni nyota za nyutroni, zinazomiliki uwanja mkubwa wa sumaku na zinazozunguka kwa kasi kubwa. Ni vitu vyenye mnene tu na kompakt (makumi machache tu ya kilomita kwa saizi) na uwanja wenye nguvu wa mvuto vinaweza kuhimili kasi kama hiyo ya mzunguko bila kuanguka vipande vipande kwa sababu ya nguvu za inertial za centrifugal.
Nyota ya nyutroni lina kioevu cha neutroni na mchanganyiko wa protoni na elektroni. "Kioevu cha nyuklia", sawa na dutu kutoka viini vya atomiki, mnene mara 1014 kuliko maji ya kawaida. Tofauti hii kubwa inaeleweka, kwani atomi hujumuisha sehemu kubwa ya nafasi tupu, ambamo elektroni nyepesi huzunguka kwenye kiini kidogo, kizito. Kiini kina karibu misa yote, kwani protoni na neutroni ni nzito mara 2,000 kuliko elektroni. Nguvu kali zinazotokana na kufanyizwa kwa nyota ya nyutroni hukandamiza atomi hivi kwamba elektroni zilizominywa kwenye viini huchanganyikana na protoni kuunda nyutroni. Kwa njia hii, nyota huzaliwa, inayojumuisha karibu kabisa neutroni. Kioevu cha nyuklia chenye msongamano mkubwa, kikiletwa duniani, kingelipuka kama bomu la nyuklia, lakini katika nyota ya neutroni ni thabiti kwa sababu ya shinikizo kubwa la mvuto. Walakini, katika tabaka za nje za nyota ya nyutroni (kama, kwa kweli, ya nyota zote), shinikizo na kushuka kwa joto, na kutengeneza unene wa takriban kilomita moja. Inaaminika kujumuisha hasa viini vya chuma.
Flash
Moto mkubwa wa X-ray wa Machi 5, 1979, iliibuka, ulitokea mbali zaidi ya Galaxy yetu, kwenye Wingu Kubwa la Magellanic, satelaiti ya Milky Way yetu, iliyoko umbali wa miaka elfu 180 ya mwanga kutoka Duniani. Usindikaji wa pamoja wa kupasuka kwa gamma-ray mnamo Machi 5, iliyorekodiwa na vyombo saba vya anga, ilifanya iwezekane kuamua kwa usahihi nafasi hiyo. ya kitu hiki, na ukweli kwamba iko katika Wingu la Magellanic ni leo bila shaka.
Tukio lililotokea kwenye nyota hii ya mbali miaka elfu 180 iliyopita ni ngumu kufikiria, lakini iliangaza kama nyota 10, zaidi ya mara 10 ya mwangaza wa nyota zote kwenye Galaxy yetu. Nukta angavu iliyo juu ya takwimu ni pulsar inayojulikana kwa muda mrefu na inayojulikana sana, na muhtasari usio wa kawaida ndio nafasi inayowezekana zaidi ya kitu ambacho kiliwaka mnamo Machi 5, 1979.
Asili ya nyota ya neutroni
Mlipuko wa supernova ni mpito tu wa sehemu ya nishati ya uvutano kuwa joto. Wakati nyota ya zamani inapoishiwa na mafuta na mmenyuko wa thermonuclear hauwezi tena joto la ndani yake kwa joto linalohitajika, kuanguka kwa wingu la gesi hutokea katikati yake ya mvuto. Nishati iliyotolewa katika mchakato huu hutawanya tabaka za nje za nyota katika pande zote, na kutengeneza nebula inayopanuka. Ikiwa nyota ni ndogo, kama Jua letu, basi mlipuko hutokea na kibete nyeupe huundwa. Ikiwa wingi wa nyota ni zaidi ya mara 10 ya Jua, basi kuanguka vile husababisha mlipuko wa supernova na nyota ya kawaida ya neutron huundwa. Ikiwa supernova inazuka mahali pa nyota kubwa sana, yenye wingi wa jua 20 x 40, na nyota ya neutron yenye wingi wa zaidi ya tatu ya jua huundwa, basi mchakato wa compression ya mvuto huwa hauwezi kurekebishwa na shimo nyeusi ni. kuundwa.
Muundo wa ndani
Ukoko mgumu tabaka za nje Nyota ya neutroni ina viini vizito vya atomiki vilivyopangwa katika kimiani cha ujazo, na elektroni zikiruka kwa uhuru kati yao, ambayo ni kukumbusha metali za kidunia, lakini mnene zaidi.
Swali wazi
Ingawa nyota za neutroni zimesomwa sana kwa takriban miongo mitatu, muundo wao wa ndani haujulikani kwa hakika. Zaidi ya hayo, hakuna uhakika dhabiti kwamba zinajumuisha hasa neutroni. Unaposonga ndani zaidi ndani ya nyota, shinikizo na msongamano huongezeka na maada inaweza kubanwa sana hivi kwamba inagawanyika kuwa quarks - vizuizi vya ujenzi vya protoni na neutroni. Kwa mujibu wa chromodynamics ya kisasa ya quantum, quarks haiwezi kuwepo katika hali ya bure, lakini imeunganishwa kuwa "tatu" na "mbili" zisizoweza kutenganishwa. Lakini labda, kwenye mpaka wa msingi wa ndani wa nyota ya neutron, hali inabadilika na quarks hutoka kwenye kifungo chao. Ili kuelewa zaidi asili ya nyota ya nyutroni na jambo la kigeni la quark, wanaastronomia wanahitaji kuamua uhusiano kati ya wingi wa nyota na radius yake ( msongamano wa wastani) Kwa kusoma nyota za neutron na satelaiti, inawezekana kupima misa yao kwa usahihi, lakini kuamua kipenyo chao ni ngumu zaidi. Hivi majuzi, wanasayansi wanaotumia setilaiti ya XMM-Newton X-ray wamepata njia ya kukadiria msongamano wa nyota za nyutroni kulingana na mvuto mwekundu. Jambo lingine lisilo la kawaida kuhusu nyota za nutroni ni kwamba kadiri wingi wa nyota unavyopungua, radius yake huongezeka kama matokeo ukubwa mdogo kuwa na nyota kubwa zaidi za neutroni.
Mjane mweusi
Mlipuko wa supernova mara nyingi hutoa kasi kubwa kwa pulsar iliyozaliwa. Nyota kama hiyo inayoruka yenye uwanja mzuri wa sumaku yenyewe inasumbua sana nafasi ya kati ya kujaza gesi ionized. Aina ya wimbi la mshtuko huundwa, likiendesha mbele ya nyota na kugeukia kwenye koni pana baada yake. Picha ya macho (sehemu ya bluu-kijani) na X-ray (vivuli vya nyekundu) inaonyesha kuwa hapa tunashughulika sio tu na wingu la gesi nyepesi, lakini kwa mtiririko mkubwa. chembe za msingi, iliyotolewa na pulsar hii ya millisecond. Kasi ya mstari wa Mjane Mweusi ni milioni 1 km / h, inazunguka mhimili wake katika 1.6 ms, tayari ina umri wa miaka bilioni, na ina nyota inayozunguka karibu na Mjane kwa muda wa saa 9.2. Pulsar B1957+20 ilipata jina lake kwa sababu rahisi kwamba mionzi yake yenye nguvu huwaka tu jirani yake, na kusababisha gesi inayounda "kuchemsha" na kuyeyuka. Kifukoo chekundu chenye umbo la sigara nyuma ya pulsar ni sehemu ya nafasi ambapo elektroni na protoni zinazotolewa na nyota ya neutroni hutoa miale laini ya gamma.
Matokeo uundaji wa kompyuta inakuwezesha kwa uwazi sana, katika sehemu ya msalaba, kufikiria taratibu zinazotokea karibu na pulsar ya kuruka haraka. Miale inayojitenga na sehemu angavu hii ni taswira ya kawaida ya mtiririko huo nishati ya kuangaza, pamoja na mkondo wa chembe na antiparticles zinazotoka kwenye nyota ya neutroni. Muhtasari mwekundu kwenye mpaka wa nafasi nyeusi kuzunguka nyota ya nyutroni na mawingu mekundu yenye kung'aa ya plazima ni mahali ambapo mkondo wa chembe chembe za uhusiano unaoruka karibu kwa kasi ya mwanga hukutana na mnene. wimbi la mshtuko gesi ya nyota. Kwa kuvunja kwa kasi, chembe hizo hutoa X-rays na, baada ya kupoteza nguvu zao nyingi, haichomi tena joto la gesi ya tukio sana.
Cramp ya Majitu
Pulsars inachukuliwa kuwa moja ya hatua za mwanzo maisha ya nyota ya nyutroni. Shukrani kwa utafiti wao, wanasayansi walijifunza kuhusu mashamba ya magnetic, na kuhusu kasi ya mzunguko, na kuhusu hatima ya baadaye nyota za neutroni. Kwa kufuatilia mara kwa mara tabia ya pulsar, mtu anaweza kuamua hasa ni kiasi gani cha nishati kinachopoteza, ni kiasi gani kinapungua, na hata wakati itakoma kuwapo, baada ya kupungua kwa kasi kiasi kwamba haiwezi kutoa mawimbi ya redio yenye nguvu. Masomo haya yalithibitisha utabiri mwingi wa kinadharia kuhusu nyota za nyutroni.
Tayari kufikia 1968, pulsars na kipindi cha mzunguko kutoka sekunde 0.033 hadi sekunde 2 ziligunduliwa. Muda wa mapigo ya redio ya pulsar hudumishwa kwa usahihi wa kushangaza, na mwanzoni utulivu wa ishara hizi ulikuwa wa juu kuliko saa za atomiki za dunia. Na bado, pamoja na maendeleo katika uwanja wa kipimo cha muda, iliwezekana kusajili mabadiliko ya mara kwa mara katika vipindi vyao kwa pulsars nyingi. Kwa kweli, haya ni mabadiliko madogo sana, na ni zaidi ya mamilioni ya miaka tunaweza kutarajia kipindi hicho kuongezeka maradufu. Uwiano wa kasi ya sasa ya mzunguko kwa kupungua kwa mzunguko ni mojawapo ya njia za kukadiria umri wa pulsar. Licha ya utulivu wa ajabu wa ishara ya redio, baadhi ya pulsars wakati mwingine hupata kinachojulikana kama "mvurugano." Kwa muda mfupi sana (chini ya dakika 2), kasi ya mzunguko wa pulsar huongezeka kwa kiasi kikubwa, na kisha baada ya muda fulani inarudi kwa thamani iliyokuwa kabla ya "mvurugano." Inaaminika kuwa "mvurugano" huo unaweza kusababishwa na upangaji upya wa misa ndani ya nyota ya nyutroni. Lakini kwa hali yoyote, utaratibu halisi bado haujulikani.
Kwa hivyo, Vela pulsar hupata "mvurugano" mkubwa takriban mara moja kila baada ya miaka 3, na hii inafanya kuwa mbaya sana. kitu cha kuvutia kusoma matukio kama haya.
Sumaku
Baadhi ya nyota za neutroni, zinazoitwa vyanzo laini vya kupasuka kwa mionzi ya gamma (SGRs), hutoa milipuko mikali ya miale "laini" ya gamma katika vipindi visivyo kawaida. Kiasi cha nishati kinachotolewa na SGR katika mwako wa kawaida unaodumu sehemu ya kumi chache ya sekunde kinaweza tu kutolewa na Jua kwa mwaka mzima. SGR nne zinazojulikana ziko ndani ya Galaxy yetu na ni moja tu iliyo nje yake. Milipuko hii ya ajabu ya nishati inaweza kusababishwa na matetemeko ya nyota - matoleo yenye nguvu ya matetemeko ya ardhi wakati uso dhabiti wa nyota za nyutroni umepasuka na mito yenye nguvu ya protoni kupasuka kutoka kwa kina chao, ambayo, imekwama kwenye uwanja wa sumaku, hutoa gamma na mionzi ya X-ray. . Nyota za nyutroni zilitambuliwa kuwa vyanzo vya milipuko yenye nguvu ya mionzi ya gamma baada ya mlipuko mkubwa wa mionzi ya gamma mnamo Machi 5, 1979, ilitoa nishati nyingi katika sekunde ya kwanza kama vile Jua linavyotoa katika miaka 1,000. Uchunguzi wa hivi majuzi wa mojawapo ya nyota zinazofanya kazi zaidi za nyutroni kwa sasa unaonekana kuunga mkono nadharia kwamba milipuko isiyo ya kawaida, yenye nguvu ya mionzi ya gamma-ray na X-ray husababishwa na matetemeko ya nyota.
Mnamo 1998, SGR mashuhuri iliamka ghafla kutoka kwa "usingizi" wake, ambao haukuonyesha dalili za shughuli kwa miaka 20 na kunyunyiza karibu nguvu nyingi kama miale ya gamma ya Machi 5, 1979. Kilichowagusa zaidi watafiti walipotazama tukio hili ni kupungua kwa kasi kwa kasi ya kuzunguka kwa nyota, kuashiria uharibifu wake. Ili kueleza miale yenye nguvu ya mionzi ya gamma na X-ray, kielelezo cha nyota ya sumaku-neutroni chenye uga wa sumaku kali sana kilipendekezwa. Ikiwa nyota ya neutron imezaliwa, inazunguka haraka sana, basi ushawishi wa pamoja wa mzunguko na convection, ambayo inacheza. jukumu muhimu katika sekunde chache za kwanza za uwepo wa nyota ya nyutroni, inaweza kuunda uwanja mkubwa wa sumaku kupitia mchakato changamano unaojulikana kama "dynamo amilifu" (njia sawa na uga huu ndani ya Dunia na Jua). Wananadharia walistaajabu kugundua kwamba dynamo kama hiyo, inayofanya kazi katika nyota ya nyutroni moto, iliyozaliwa hivi karibuni, inaweza kuunda uwanja wa sumaku wenye nguvu mara 10,000 kuliko uwanja wa kawaida wa pulsa. Wakati nyota inapoa (baada ya sekunde 10 au 20), convection na hatua ya kuacha dynamo, lakini wakati huu ni wa kutosha kwa uwanja muhimu kutokea.
Sehemu ya sumaku ya mpira unaozunguka unaoendesha umeme inaweza kuwa thabiti, na urekebishaji mkali wa muundo wake unaweza kuambatana na kutolewa kwa kiasi kikubwa cha nishati (mfano wazi wa kutokuwa na utulivu kama huo ni uhamishaji wa mara kwa mara wa miti ya sumaku ya Dunia). Mambo kama hayo hutokea kwenye Jua, katika matukio ya mlipuko yanayoitwa "mwali wa jua." Katika sumaku, nishati inayopatikana ya sumaku ni kubwa, na nishati hii inatosha kuwasha miali mikubwa kama Machi 5, 1979 na Agosti 27, 1998. Matukio kama haya husababisha usumbufu mkubwa na mabadiliko katika muundo wa sio tu mikondo ya umeme kwa kiasi cha nyota ya nutroni, lakini pia katika ukoko wake imara. Aina nyingine ya ajabu ya kitu ambacho hutoa mionzi yenye nguvu ya X-ray wakati wa milipuko ya mara kwa mara ni kinachojulikana kama X-ray pulsarsAXP isiyo ya kawaida. Zinatofautiana na pulsa za kawaida za X-ray kwa kuwa hutoa tu katika safu ya X-ray. Wanasayansi wanaamini kwamba SGR na AXP ni awamu za maisha ya tabaka moja la vitu, yaani sumaku, au nyota za nyutroni, ambazo hutoa miale ya gamma laini kwa kuchora nishati kutoka kwa uga wa sumaku. Na ingawa sumaku leo zimesalia kuwa chimbuko la wananadharia na hakuna data ya kutosha inayothibitisha kuwepo kwao, wanaastronomia wanaendelea kutafuta ushahidi unaohitajika.
Wagombea wa sumaku
Wanaastronomia tayari wamechunguza galaksi yetu ya nyumbani, Milky Way, kwa makini sana hivi kwamba haiwagharimu chochote kuonyesha mwonekano wake wa upande, ikionyesha nafasi ya nyota ya ajabu zaidi ya nyutroni.
Wanasayansi wanaamini kwamba AXP na SGR ni hatua mbili tu katika maisha ya nyota hiyo hiyo kubwa ya nutroni. Kwa miaka 10,000 ya kwanza, sumaku ni pulsar ya SGR, inayoonekana katika mwanga wa kawaida na kutoa milipuko ya mara kwa mara ya laini. mionzi ya x-ray, na kwa mamilioni ya miaka ijayo, tayari kama pulsar AXP isiyo ya kawaida, hupotea kutoka kwa safu inayoonekana na kuvuta tu kwenye safu ya X-ray.
Sumaku yenye nguvu zaidi
Uchambuzi wa data iliyopatikana na satelaiti ya RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) wakati wa uchunguzi wa pulsar isiyo ya kawaida SGR 1806-20 ilionyesha kuwa chanzo hiki ni sumaku yenye nguvu zaidi inayojulikana hadi sasa katika Ulimwengu. Ukubwa wa uwanja wake haukutambuliwa tu kwa msingi wa data isiyo ya moja kwa moja (kutoka kwa kupunguza kasi ya pulsar), lakini pia karibu moja kwa moja kutoka kwa kupima mzunguko wa mzunguko wa protoni katika uwanja wa magnetic wa nyota ya nutroni. Sehemu ya sumaku karibu na uso wa sumaku hii hufikia 10 15 gauss. Ikiwa ingekuwa, kwa mfano, katika obiti ya Mwezi, media zote za uhifadhi wa sumaku kwenye Dunia yetu zingeondolewa sumaku. Ukweli, kwa kuzingatia ukweli kwamba misa yake ni takriban sawa na ile ya Jua, hii haingekuwa na maana tena, kwani hata kama Dunia isingeanguka kwenye nyota hii ya nyutroni, ingekuwa inazunguka kuizunguka kama wazimu, na kuifanya. zamu kamili ndani ya saa moja tu.
Dynamo hai
Sote tunajua kuwa nishati hupenda kubadilika kutoka fomu moja hadi nyingine. Umeme hubadilika kwa urahisi kuwa joto, na nishati ya kinetiki kuwa nishati inayoweza kutokea. Mtiririko mkubwa wa upitishaji wa magma inayoendesha umeme, plasma au jambo la nyuklia, inageuka, inaweza pia kubadilisha nishati yao ya kinetic kuwa kitu kisicho cha kawaida, kwa mfano, kuwa uwanja wa sumaku. Harakati ya raia kubwa kwenye nyota inayozunguka mbele ya uwanja mdogo wa sumaku wa awali unaweza kusababisha mikondo ya umeme, kuunda uwanja katika mwelekeo sawa na ule wa asili. Matokeo yake, ongezeko la poromoko la theluji katika uwanja wa magnetic wa kitu kinachozunguka kinachoendesha sasa huanza. Kadiri shamba linavyokuwa kubwa, mikondo kubwa zaidi, mikondo kubwa zaidi, shamba kubwa zaidi na hii yote ni kwa sababu ya mtiririko wa banal, kwa sababu ya ukweli kwamba dutu ya moto ni nyepesi kuliko baridi, na kwa hivyo inaelea juu.
Jirani yenye shida
Kichunguzi maarufu cha anga za juu cha Chandra kimegundua mamia ya vitu (pamoja na galaksi zingine), ikionyesha kwamba sio nyota zote za neutroni zinazokusudiwa kuishi maisha ya upweke. Vitu kama hivyo huzaliwa ndani mifumo miwili ambayo ilinusurika mlipuko wa supernova uliounda nyota ya neutroni. Na wakati mwingine hutokea kwamba nyota za neutroni moja katika maeneo yenye nyota mnene kama vile nguzo za ulimwengu hukamata mwenza. Katika kesi hii, nyota ya neutron "itaiba" jambo kutoka kwa jirani yake. Na kulingana na jinsi nyota inavyoongozana nayo, "wizi" huu utasababisha matokeo tofauti. Gesi inayotiririka kutoka kwa mwenza na uzito mdogo kuliko ile ya Jua letu hadi kwenye "chembe" kama vile nyota ya nyutroni haiwezi kuanguka mara moja kwa sababu ya kasi yake ya angular kuwa kubwa sana, kwa hivyo huunda kinachojulikana kama diski ya accretion kuizunguka kutoka kwa "iliyoibiwa" jambo. Msuguano unapozunguka nyota ya nyutroni na mgandamizo katika uwanja wa mvuto hupasha joto gesi hadi mamilioni ya digrii, na huanza kutoa X-rays. Nyingine jambo la kuvutia, inayohusishwa na nyota za neutron ambazo zina rafiki wa chini, kupasuka kwa X-ray (bursters). Kawaida hudumu kutoka sekunde kadhaa hadi dakika kadhaa na kwa kiwango cha juu huipa nyota mwangaza karibu mara elfu 100 kuliko mwangaza wa Jua.
Flares hizi zinaelezewa na ukweli kwamba wakati hidrojeni na heliamu zinahamishiwa kwenye nyota ya neutron kutoka kwa rafiki, huunda safu mnene. Hatua kwa hatua, safu hii inakuwa mnene na ya moto sana kwamba mmenyuko wa mchanganyiko wa thermonuclear huanza na kutolewa kiasi kikubwa nishati. Kwa upande wa nguvu, hii ni sawa na mlipuko wa safu nzima ya silaha ya nyuklia ya ardhi kwenye kila sentimita ya mraba ya uso wa nyota ya nyutroni ndani ya dakika. Picha tofauti kabisa huzingatiwa ikiwa nyota ya nyutroni ina rafiki mkubwa. Nyota kubwa hupoteza maada kwa namna ya upepo wa nyota (mkondo wa gesi ya ioni inayotoka kwenye uso wake), na uzito mkubwa wa nyota ya nyutroni hunasa baadhi ya jambo hili. Lakini hapa uwanja wa sumaku unakuja peke yake, na kusababisha jambo linaloanguka kutiririka kwenye mistari ya nguvu kuelekea miti ya sumaku.
Hii inamaanisha kuwa mionzi ya X-ray hutolewa hasa kwenye sehemu za moto kwenye miti, na ikiwa mhimili wa sumaku na mhimili wa kuzunguka wa nyota hauendani, basi mwangaza wa nyota unageuka kuwa tofauti - pia ni pulsar. , lakini moja tu ya X-ray. Nyota za nyutroni kwenye pulsa za X-ray zina nyota kubwa angavu kama wenzi. Katika bursters, masahaba wa nyota za neutroni ni nyota dhaifu, za chini. Umri wa majitu angavu hauzidi makumi kadhaa ya mamilioni ya miaka, wakati umri wa nyota ndogo ndogo unaweza kuwa na mabilioni ya miaka, kwani wa kwanza hutumia mafuta yao ya nyuklia haraka zaidi kuliko ya mwisho. Inafuata kwamba bursters ni mifumo ya zamani ambayo uwanja wa sumaku umepungua kwa muda, wakati pulsars ni mdogo, na kwa hiyo mashamba ya magnetic ndani yao yana nguvu zaidi. Labda milipuko ilipiga wakati fulani huko nyuma, lakini pulsars bado hazijapasuka katika siku zijazo.
Pulsars pia inahusishwa na mifumo ya binary na zaidi muda mfupi(chini ya milisekunde 30) kinachojulikana kama millisecond pulsars. Licha ya mzunguko wao wa haraka, wanageuka kuwa sio mdogo zaidi, kama mtu angetarajia, lakini wakubwa zaidi.
Zinatoka kwa mifumo ya mfumo wa jozi ambapo nyota ya neutroni ya zamani, inayozunguka polepole huanza kunyonya maada kutoka kwa mwandamani wake aliyezeeka (kawaida jitu jekundu). Kuanguka kwenye uso wa nyota ya nyutroni, jambo huhamishiwa kwake nishati ya mzunguko, na kusababisha kuzunguka kwa kasi na kwa kasi zaidi. Hii hufanyika hadi mwenzi wa nyota ya nyutroni, karibu kuachiliwa kutoka kwa wingi kupita kiasi, anakuwa kibete nyeupe, na pulsar inakuwa hai na huanza kuzunguka kwa kasi ya mamia ya mapinduzi kwa sekunde. Hata hivyo, hivi majuzi wanaastronomia waligundua mfumo usio wa kawaida sana, ambapo mwandamani wa pulsar ya millisecond si kibete cheupe, bali ni nyota kubwa nyekundu iliyovimba. Wanasayansi wanaamini kwamba wanaangalia mfumo huu wa binary katika hatua ya "ukombozi" wa nyota nyekundu kutoka. uzito kupita kiasi na kuwa kibete nyeupe. Iwapo dhana hii si sahihi, basi nyota mwandamizi inaweza kuwa nyota ya nguzo ya globular iliyonaswa kwa bahati mbaya na pulsar. Takriban nyota zote za neutroni ambazo kwa sasa zinajulikana zinapatikana ama kwenye jozi za X-ray au kama pulsars moja.
Na hivi majuzi, Hubble aligundua kwenye mwanga unaoonekana nyota ya nyutroni, ambayo si sehemu ya mfumo wa binary na haipigiki katika safu ya X-ray na redio. Hii inatoa fursa ya pekee ya kuamua kwa usahihi ukubwa wake na kufanya marekebisho kwa mawazo kuhusu utungaji na muundo wa darasa hili la ajabu la nyota za kuteketezwa, zenye shinikizo la mvuto. Nyota hii iligunduliwa kwa mara ya kwanza kama chanzo cha X-ray na hutoa katika safu hii sio kwa sababu inakusanya gesi ya hidrojeni inaposonga angani, lakini kwa sababu bado ni changa. Huenda ikawa mabaki ya mojawapo ya nyota katika mfumo wa binary. Kama matokeo ya mlipuko wa supernova, mfumo huu wa binary ulianguka na majirani wa zamani walianza safari ya kujitegemea kupitia Ulimwengu.
Mtoto nyota mla
Kama vile mawe yanavyoanguka chini, ndivyo nyota kubwa, ikitoa wingi wake kipande kwa kipande, hatua kwa hatua huenda kwa jirani ndogo na ya mbali, ambayo ina uwanja mkubwa wa mvuto karibu na uso wake. Ikiwa nyota hazikuzunguka kituo cha kawaida cha mvuto, basi mkondo wa gesi ungeweza kutiririka, kama mkondo wa maji kutoka kwa mug, hadi kwenye nyota ndogo ya neutroni. Lakini kwa kuwa nyota huzunguka katika duara, jambo linaloanguka lazima lipoteze kasi yake ya angular kabla ya kufikia uso. Na hapa, msuguano wa kuheshimiana wa chembe zinazotembea kando ya trajectories tofauti na mwingiliano wa plasma ya ioni inayounda diski ya kuongezeka na uwanja wa sumaku wa pulsar husaidia mchakato wa maada kuisha kwa mafanikio na athari kwenye uso wa nyota ya nyutroni eneo la nguzo zake za sumaku.
Kitendawili 4U2127 kimetatuliwa
Nyota huyu amekuwa akiwadanganya wanaastronomia kwa zaidi ya miaka 10, akionyesha utofauti wa ajabu wa polepole katika vigezo vyake na kuwaka tofauti kila wakati. Pekee utafiti wa hivi karibuni Kichunguzi cha anga cha Chandra kiliweza kufumbua tabia ya ajabu ya kitu hiki. Ilibadilika kuwa hizi hazikuwa moja, lakini nyota mbili za neutroni. Kwa kuongezea, wote wawili wana wenzi: nyota moja ni sawa na Jua letu, nyingine ni kama jirani mdogo wa bluu. Kwa anga, jozi hizi za nyota zimetenganishwa na umbali mkubwa na huishi maisha ya kujitegemea. Lakini kwenye nyanja ya nyota wanakadiriwa kufikia karibu hatua sawa, ndiyo sababu walizingatiwa kuwa kitu kimoja kwa muda mrefu. Nyota hizi nne ziko kwenye nguzo ya ulimwengu ya M15 kwa umbali wa miaka elfu 34 ya mwanga.
Swali wazi
Kwa jumla, wanaastronomia wamegundua takriban nyota 1,200 za nyutroni hadi sasa. Kati ya hizi, zaidi ya 1,000 ni pulsars za redio, na zilizobaki ni vyanzo vya X-ray. Kwa miaka mingi ya utafiti, wanasayansi wamefikia hitimisho kwamba nyota za neutroni ni asili halisi. Baadhi ni mkali sana na utulivu, wengine mara kwa mara hupuka na kubadilisha na matetemeko ya nyota, na wengine hupo katika mifumo ya binary. Nyota hizi ni kati ya za kushangaza na zisizoeleweka vitu vya astronomia, kuchanganya nyanja zenye nguvu za mvuto na sumaku na msongamano mkubwa na nishati. Na kila ugunduzi mpya kutoka kwa maisha yao yenye msukosuko huwapa wanasayansi habari ya kipekee muhimu ili kuelewa asili ya Matter na mageuzi ya Ulimwengu.
Kiwango cha Universal
Ni vigumu sana kutuma kitu nje ya mfumo wa jua, kwa hiyo pamoja na chombo cha anga za juu cha Pioneer 10 na 11 kilichoelekea huko miaka 30 iliyopita, watu wa udongo pia walituma ujumbe kwa ndugu zao akilini. Kuchora kitu ambacho kitaeleweka kwa Akili ya Nje sio kazi rahisi; zaidi ya hayo, ilikuwa ni lazima pia kuonyesha anwani ya kurudi na tarehe ya kutuma barua ... Ni vigumu jinsi gani wasanii waliweza kufanya yote haya. ili mtu aelewe, lakini wazo lenyewe la kutumia pulsars za redio kuonyesha mahali na wakati wa kutuma ujumbe ni nzuri. Miale ya vipindi ya urefu mbalimbali inayotoka kwenye sehemu inayoashiria Jua inaonyesha mwelekeo na umbali wa mipigo iliyo karibu zaidi na Dunia, na upenyo wa mstari si chochote zaidi ya jina la binary la kipindi chao cha mapinduzi. Mwalo mrefu zaidi unaelekeza katikati ya Galaxy Milky Way yetu. Masafa ya mawimbi ya redio yanayotolewa na atomi ya hidrojeni wakati uelekeo wa pande zote wa mizunguko (mwelekeo wa mzunguko) wa mabadiliko ya protoni na elektroni unachukuliwa kama kitengo cha wakati katika ujumbe.
21 cm maarufu au 1420 MHz inapaswa kujulikana kwa viumbe wote wenye akili katika Ulimwengu. Kwa kutumia alama hizi, zikielekeza kwenye “nara za redio” za Ulimwengu, itawezekana kuwapata watu wa dunia hata baada ya mamilioni ya miaka, na kwa kulinganisha masafa yaliyorekodiwa ya pulsa na ya sasa, itawezekana kukadiria ni lini hizi. mwanamume na mwanamke walibariki safari ya chombo cha kwanza cha anga ya juu kilichoacha mfumo wa jua.
Nikolay Andreev
Inatokea baada ya mlipuko wa supernova.
Huu ni giza la maisha ya nyota. Mvuto wake ni mkubwa sana hivi kwamba hutupa elektroni kutoka kwa obiti za atomi, na kuzigeuza kuwa neutroni.
Inapopoteza msaada wa shinikizo lake la ndani, huanguka na hii inasababisha mlipuko wa supernova.
Mabaki ya mwili huu huwa nyota ya Neutron, ambayo uzito wake ni mara 1.4 ya misa ya Jua, na radius iko karibu. sawa na radius Manhattan nchini Marekani.
Uzito wa kipande cha sukari chenye msongamano wa nyota ya nyutroni ni...
Ikiwa, kwa mfano, unachukua kipande cha sukari na kiasi cha 1 cm3 na ufikirie kuwa imefanywa jambo la nyota ya neutroni, basi uzito wake ungekuwa takriban tani bilioni moja. Hii ni sawa na wingi wa takriban wabeba ndege elfu 8. Kitu kidogo na msongamano wa ajabu!
Nyota ya neutroni iliyozaliwa inajivunia kasi ya juu ya kuzunguka. Wakati nyota kubwa inageuka kuwa nyota ya neutroni, kasi yake ya mzunguko inabadilika.
Nyota ya neutroni inayozunguka ni jenereta ya asili ya umeme. Mzunguko wake huunda uwanja wenye nguvu wa sumaku. Nguvu hii kubwa ya sumaku hukamata elektroni na chembe nyingine za atomi na kuzipeleka ndani kabisa ya Ulimwengu kwa kasi kubwa. Chembe za kasi ya juu huwa na mionzi. Kumeta tunakoona katika nyota za pulsar ni mnururisho wa chembe hizi.Lakini tunaona tu wakati mionzi yake inaelekezwa kwa mwelekeo wetu.
Nyota ya neutroni inayozunguka ni Pulsar, kitu cha kigeni kilichoundwa baada ya mlipuko wa Supernova. Huu ndio machweo ya maisha yake.
Uzito wa nyota za neutron husambazwa tofauti. Wana gome ambalo ni mnene sana. Lakini nguvu zilizo ndani ya nyota ya neutroni zinaweza kutoboa ukoko. Na hii inapotokea, nyota hurekebisha msimamo wake, ambayo husababisha mabadiliko katika mzunguko wake. Hii inaitwa: gome limepasuka. Mlipuko hutokea kwenye nyota ya nyutroni.
Makala
Nyota ya nyutroni
Nyota ya nyutroni
Nyota ya nyutroni
- nyota mnene sana iliyoundwa kama matokeo ya mlipuko wa supernova. Suala la nyota ya nyutroni linajumuisha hasa neutroni.
Nyota ya neutron ina wiani wa nyuklia (10 14 -10 15 g/cm 3) na eneo la kawaida la kilomita 10-20. Mgandamizo zaidi wa mvuto wa nyota ya nyutroni huzuiwa na shinikizo la jambo la nyuklia linalotokana na mwingiliano wa nyutroni. Shinikizo hili la gesi ya neutroni iliyopungua kwa kiasi kikubwa inaweza kuweka raia hadi 3M kutoka kuanguka kwa mvuto. Kwa hivyo, wingi wa nyota ya nyutroni hutofautiana ndani ya safu ya (1.4-3)M.
Mchele. 1. Sehemu ya msalaba ya nyota ya neutroni yenye uzito 1.5M na radius R = 16 km. Uzito ρ unaonyeshwa katika g/cm 3 katika sehemu tofauti za nyota.
Neutrino zinazozalishwa wakati wa kuanguka kwa supernova haraka kupoza nyota ya neutroni. Joto lake linakadiriwa kushuka kutoka 10 11 hadi 10 9 K katika muda wa 100 s. Kisha kiwango cha baridi hupungua. Hata hivyo, ni ya juu kwa kiwango cha cosmic. Kupungua kwa joto kutoka 10 9 hadi 10 8 K hutokea katika miaka 100 na hadi 10 6 K katika miaka milioni.
Kuna takriban vitu 1200 vinavyojulikana ambavyo vinaainishwa kama nyota za nyutroni. Takriban 1000 kati yao ziko ndani ya galaksi yetu. Muundo wa nyota ya nyutroni yenye uzito wa 1.5M na radius ya kilomita 16 imeonyeshwa kwenye Mtini. 1: I - safu nyembamba ya nje ya atomi zilizojaa sana. Mkoa wa II ni kimiani kioo viini vya atomiki na elektroni zilizoharibika. Mkoa wa III ni safu dhabiti ya viini vya atomiki iliyojazwa na neutroni. IV - msingi wa kioevu, unaojumuisha hasa neutroni zilizoharibika. Kanda V huunda kiini cha hadroniki cha nyota ya neutroni. Mbali na nucleons, inaweza kuwa na pions na hyperons. Katika sehemu hii ya nyota ya nyutroni, mpito wa kioevu cha neutroni kuwa kigumu inawezekana hali ya fuwele, kuonekana kwa pion condensate, malezi ya quark-gluon na hyperon plasma. Maelezo fulani ya muundo wa nyota ya nyutroni kwa sasa yanafafanuliwa.
Gundua nyota za neutroni njia za macho ngumu kutokana na ukubwa wake mdogo na mwanga mdogo. Mnamo 1967 E. Hewish na J. Bell ( Chuo kikuu cha Cambridge) aligundua vyanzo vya cosmic vya utoaji wa redio mara kwa mara - pulsars. Vipindi vya kurudia vya mapigo ya redio ya pulsar ni thabiti kabisa na kwa pulsars nyingi ziko katika safu kutoka 10 -2 hadi sekunde kadhaa. Pulsars ni nyota za neutroni zinazozunguka. Ni vitu vilivyoshikana tu vilivyo na sifa za nyota za neutroni vinaweza kudumisha umbo lao bila kuanguka kwa kasi kama hiyo ya mzunguko. Uhifadhi wa kasi ya angular na uwanja wa sumaku wakati wa kuanguka kwa supernova na uundaji wa nyota ya nyutroni husababisha kuzaliwa kwa pulsa zinazozunguka kwa kasi na uwanja wa sumaku wenye nguvu sana wa 10 10 -10 14 G. Sehemu ya sumaku inazunguka pamoja na nyota ya neutroni, hata hivyo, mhimili wa uwanja huu haufanani na mhimili wa mzunguko wa nyota. Kwa mzunguko huu, utoaji wa redio kutoka kwa nyota huteleza kote duniani kama miale ya mnara. Kila wakati boriti inapovuka Dunia na kugonga mwangalizi duniani, darubini ya redio hutambua mpigo mfupi wa utoaji wa redio. Mzunguko wake wa kurudia unalingana na kipindi cha mzunguko wa nyota ya nyutroni. Mionzi kutoka kwa nyota ya nyutroni hutokea wakati chembe (elektroni) zilizochajiwa kutoka kwenye uso wa nyota zinasogea nje pamoja na mistari ya uga wa sumaku, ikitoa mawimbi ya sumakuumeme. Huu ni utaratibu wa utoaji wa redio kutoka kwa pulsar, iliyopendekezwa kwanza
Wazo la nyota za nyutroni
Wazo la nyota za nyutroni si geni: pendekezo la kwanza kuhusu uwezekano wa kuwepo kwao lilitolewa na wanaastronomia mahiri Fritz Zwicky na Walter Baarde kutoka California mwaka wa 1934. (Kwa kiasi fulani mapema, mwaka wa 1932, uwezekano wa kuwepo kwa nyota za nutroni ulitabiriwa na mwanasayansi maarufu wa Soviet L.D. Landau.) Mwishoni mwa miaka ya 30, ikawa somo la utafiti na wanasayansi wengine wa Marekani Oppenheimer na Volkov. Nia ya wanafizikia hawa katika shida hii ilisababishwa na hamu ya kuamua hatua ya mwisho ya mageuzi ya nyota kubwa ya kuambukizwa. Kwa kuwa jukumu na umuhimu wa supernovae viligunduliwa wakati huo huo, ilipendekezwa kuwa nyota ya nyutroni inaweza kuwa mabaki ya mlipuko wa supernova. Kwa bahati mbaya, na kuzuka kwa Vita vya Kidunia vya pili, umakini wa wanasayansi uligeukia mahitaji ya kijeshi na uchunguzi wa kina wa vitu hivi vipya na vya kushangaza sana ulisimamishwa. Halafu, katika miaka ya 50, uchunguzi wa nyota za nyutroni ulianza tena kinadharia ili kuamua ikiwa zilihusiana na shida ya kuzaliwa kwa vitu vya kemikali katika maeneo ya kati ya nyota.kubakia kuwa kitu pekee cha anga ambacho uwepo na mali zilitabiriwa muda mrefu kabla ya ugunduzi wao.
Katika miaka ya 60 ya mapema ugunduzi vyanzo vya ulimwengu X-rays zilikuwa za kutia moyo sana kwa wale ambao walikuwa wamezingatia nyota za neutroni kama vyanzo vinavyowezekana vya X-rays ya mbinguni. Kufikia mwisho wa 1967 iligunduliwa darasa jipya vitu vya mbinguni - pulsars, ambayo ilisababisha wanasayansi kuchanganyikiwa. Ugunduzi huu ulikuwa zaidi tukio muhimu katika utafiti wa nyota za nyutroni, kwani iliibua tena swali la asili ya mionzi ya X-ray ya cosmic. Kuzungumza juu ya nyota za neutroni, inapaswa kuzingatiwa kuwa wao sifa za kimwili imara kinadharia na dhahania sana, tangu hali ya kimwili, iliyopo katika miili hii, haiwezi kuzalishwa katika majaribio ya maabara.
Tabia za nyota za neutron
Sifa za nyota za nyutroni huathiriwa sana na nguvu za uvutano. Kulingana na makadirio mbalimbali, kipenyo cha nyota za neutron ni 10-200 km. Na kiasi hiki, kisicho na maana kwa maneno ya ulimwengu, "imejazwa" na kiasi cha vitu ambacho kinaweza kutengeneza mwili wa mbinguni kama Jua, na kipenyo cha kilomita milioni 1.5, na misa karibu theluthi moja ya mara milioni nzito. kuliko Dunia! Tokeo la asili la mkusanyiko huu wa maada ni msongamano wa juu ajabu wa nyota ya nyutroni. Kwa kweli, inageuka kuwa mnene sana kwamba inaweza hata kuwa imara. Uzito wa nyota ya nyutroni ni kubwa sana hivi kwamba mtu angekuwa na uzito wa tani milioni moja huko. Hesabu zinaonyesha kuwa nyota za nyutroni zina sumaku nyingi. Inakadiriwa kuwa uwanja wa sumaku wa nyota ya nyutroni unaweza kufikia milioni 1. milioni gauss, ambapo duniani ni gauss 1. Radi ya nyota ya nyutroni inachukuliwa kuwa karibu kilomita 15, na wingi ni kuhusu 0.6 - 0.7 raia wa jua. Safu ya nje ni sumaku, inayojumuisha elektroni adimu na plasma ya nyuklia, ambayo hupenya na uwanja wa nguvu wa sumaku wa nyota. Hapa ndipo ishara za redio zinatoka, ambazo ni alama mahususi pulsars. Chembe zinazochajiwa kwa kasi zaidi, zikisogea katika ond kwenye mistari ya uga wa sumaku, hutokeza aina mbalimbali za miale. Katika baadhi ya matukio, mionzi hutokea katika aina mbalimbali za redio ya wigo wa umeme, kwa wengine - mionzi katika masafa ya juu.Msongamano wa nyota ya nyutroni
Karibu mara moja chini ya magnetosphere, wiani wa dutu hufikia 1 t / cm3, ambayo ni mara 100,000 zaidi kuliko wiani wa chuma. Safu inayofuata baada ya safu ya nje ina sifa za chuma. Safu hii ya dutu ya "superhard" iko katika fomu ya fuwele. Fuwele hujumuisha viini vya atomiki na wingi wa atomiki 26 - 39 na 58 - 133. Fuwele hizi ni ndogo sana: ili kufikia umbali wa 1 cm, karibu fuwele bilioni 10 zinahitaji kupangwa kwenye mstari mmoja. Msongamano katika safu hii ni zaidi ya mara milioni 1 zaidi kuliko safu ya nje, au vinginevyo, mara bilioni 400 zaidi ya msongamano wa chuma.Kusonga zaidi kuelekea katikati ya nyota, tunavuka safu ya tatu. Inajumuisha eneo hilo viini vizito aina ya cadmium, lakini pia matajiri katika nyutroni na elektroni. Uzito wa safu ya tatu ni mara 1,000 zaidi kuliko ya awali. Kupenya zaidi ndani ya nyota ya neutroni, tunafikia safu ya nne, na wiani huongezeka kidogo - karibu mara tano. Walakini, kwa msongamano kama huo, viini haviwezi tena kudumisha uadilifu wao wa mwili: huharibika kuwa neutroni, protoni na elektroni. Mambo mengi yapo katika mfumo wa nyutroni. Kuna neutroni 8 kwa kila elektroni na protoni. Safu hii, kwa asili, inaweza kuzingatiwa kama kioevu cha neutroni, "iliyochafuliwa" na elektroni na protoni. Chini ya safu hii ni kiini cha nyota ya nyutroni. Hapa wiani ni takriban mara 1.5 zaidi kuliko safu ya juu. Na bado, hata ongezeko dogo kama hilo la wiani husababisha ukweli kwamba chembe kwenye msingi husogea haraka zaidi kuliko safu nyingine yoyote. Nishati ya kinetic Mwendo wa nyutroni uliochanganyika na idadi ndogo ya protoni na elektroni ni mkubwa sana hivi kwamba migongano ya chembe inelastic hutokea kila mara. Katika michakato ya mgongano, chembe zote na resonances inayojulikana katika fizikia ya nyuklia huzaliwa, ambayo kuna zaidi ya elfu. Katika uwezekano wote kuna idadi kubwa chembe ambazo bado hazijajulikana kwetu.
"Tamaa ya maadili ya mashujaa wa Kuprin kwa kutumia mfano wa mashujaa wa hadithi "Duel"
Mashairi ya Robert Rozhdestvensky
Wapi na lini Cortes walionekana Uhispania?