พัลซาร์หมายถึงอะไร พัลซาร์ดาวนิวตรอน

พัลซาร์เป็นแหล่งรังสีคอสมิก ออปติคัล เอ็กซ์เรย์ และ/หรือรังสีแกมมาที่มายังโลกในรูปแบบของการระเบิดเป็นระยะ (พัลส์)

พัลซาร์เป็นดาวหมุนขนาดเล็ก มีส่วนหนึ่งบนพื้นผิวของดาวฤกษ์ที่ปล่อยลำแสงคลื่นวิทยุแคบๆ ออกสู่อวกาศ กล้องโทรทรรศน์วิทยุของเราได้รับรังสีนี้เมื่อแหล่งกำเนิดหันไปทางโลก ดาวฤกษ์หมุนและการไหลของรังสีหยุดลง การปฏิวัติครั้งต่อไปของดวงดาว - และเราได้รับข้อความวิทยุของเธออีกครั้ง

บีคอนพร้อมโคมหมุนก็ทำงานเช่นกัน จากระยะไกล เรารับรู้ว่าแสงของมันเต้นเป็นจังหวะ สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับพัลซาร์ เรารับรู้ว่าการแผ่รังสีของมันเป็นแหล่งของรังสีคลื่นวิทยุที่เต้นเป็นจังหวะด้วยความถี่ที่แน่นอน พัลซาร์อยู่ในตระกูลดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอนเป็นดาวฤกษ์ที่ยังคงอยู่หลังจากการระเบิดครั้งใหญ่ของดาวยักษ์

พัลซาร์เป็นดาวนิวตรอน

ดาวฤกษ์ทั่วไป เช่นดวงอาทิตย์ มีขนาดใหญ่กว่าดาวเคราะห์อย่างโลกถึงล้านเท่า ดาวยักษ์มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 เท่าและบางครั้งก็ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ถึง 1,000 เท่า ดาวนิวตรอนเป็นดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ที่ย่อขนาดเท่าเมืองใหญ่ เหตุการณ์นี้ทำให้พฤติกรรมของดาวนิวตรอนแปลกมาก ดาวแต่ละดวงดังกล่าวมีมวลเท่ากันกับดาวยักษ์ แต่มวลนี้ถูกบีบให้เป็นปริมาตรที่เล็กมาก สสารของดาวนิวตรอนหนึ่งช้อนชามีน้ำหนักหนึ่งพันล้านตัน

ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุแปลกมากที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 20 กิโลเมตร วัตถุนี้มีมวลเทียบได้กับดวงอาทิตย์ ดาวนิวตรอนหนึ่งกรัมจะมีน้ำหนักมากกว่า 500 ล้านตันภายใต้สภาวะบนบก! วัตถุเหล่านี้คืออะไร? พวกเขาจะกล่าวถึงในบทความ

องค์ประกอบของดาวนิวตรอน

องค์ประกอบของวัตถุเหล่านี้ (ด้วยเหตุผลที่ชัดเจน) ได้รับการศึกษามาแล้วเฉพาะในทางทฤษฎีและการคำนวณทางคณิตศาสตร์เท่านั้น อย่างไรก็ตาม รู้กันมากอยู่แล้ว ตามชื่อที่บ่งบอก พวกมันประกอบด้วยนิวตรอนที่อัดแน่นเป็นส่วนใหญ่

บรรยากาศของดาวนิวตรอนมีความหนาเพียงไม่กี่เซนติเมตร แต่การแผ่รังสีความร้อนทั้งหมดรวมอยู่ในนั้น เบื้องหลังชั้นบรรยากาศคือเปลือกโลกที่ประกอบด้วยไอออนและอิเล็กตรอนที่อัดแน่นอยู่อย่างหนาแน่น ตรงกลางคือนิวเคลียสซึ่งประกอบด้วยนิวตรอน ใกล้กับศูนย์กลางมากขึ้นถึงความหนาแน่นสูงสุดของสสารซึ่งมากกว่านิวเคลียร์ถึง 15 เท่า ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุที่หนาแน่นที่สุดในจักรวาล หากคุณพยายามเพิ่มความหนาแน่นของสสารเข้าไปอีก มันจะยุบตัวเป็นหลุมดำ มิฉะนั้นจะเกิดดาวควาร์ก

สนามแม่เหล็ก

ดาวนิวตรอนมีความเร็วในการหมุนสูงถึง 1,000 รอบต่อวินาที ในกรณีนี้ พลาสมาที่นำไฟฟ้าและสสารนิวเคลียร์จะสร้างสนามแม่เหล็กขนาดมหึมา ตัวอย่างเช่น สนามแม่เหล็กของโลกคือ 1 เกาส์ ดาวนิวตรอนคือ 10,000,000,000,000 เกาส์ สนามที่แข็งแกร่งที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้นจะอ่อนแอกว่าหลายพันล้านเท่า

พัลซาร์

นี่เป็นชื่อทั่วไปสำหรับดาวนิวตรอนทั้งหมด Pulsars มีระยะเวลาการหมุนที่กำหนดไว้อย่างดีซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลานานมาก เนื่องจากคุณสมบัตินี้จึงเรียกว่า "บีคอนของจักรวาล"

อนุภาคจะบินผ่านเสาในลำธารแคบ ๆ ด้วยความเร็วสูงมาก กลายเป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยคลื่นวิทยุ เนื่องจากแกนหมุนไม่ตรงกัน ทิศทางของการไหลจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ทำให้เกิดเอฟเฟกต์บีคอน และเช่นเดียวกับประภาคารทุกแห่ง พัลซาร์มีความถี่สัญญาณของตัวเอง ซึ่งสามารถระบุได้

ดาวนิวตรอนเกือบทั้งหมดที่ค้นพบมีอยู่ในระบบเอ็กซ์เรย์คู่หรือในรูปพัลซาร์เดี่ยว

ดาวเคราะห์นอกระบบใกล้ดาวนิวตรอน

ดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกถูกค้นพบในระหว่างการศึกษาพัลซาร์วิทยุ เนื่องจากดาวนิวตรอนมีความเสถียรสูง จึงเป็นไปได้ที่จะติดตามดาวเคราะห์ใกล้เคียงที่มีมวลน้อยกว่าดาวพฤหัสได้อย่างแม่นยำมาก

มันง่ายมากที่จะหาระบบดาวเคราะห์ใกล้พัลซาร์ PSR 1257 + 12, 1,000 ปีแสงจากดวงอาทิตย์ ใกล้ดาวฤกษ์มีดาวเคราะห์สามดวงที่มีมวล 0.2, 4.3 และ 3.6 มวลโลกที่มีระยะเวลาการปฏิวัติ 25, 67 และ 98 วัน ต่อมาพบดาวเคราะห์ดวงอื่นที่มีมวลของดาวเสาร์และมีระยะเวลาปฏิวัติ 170 ปี พัลซาร์ที่มีดาวเคราะห์ที่มีมวลมากกว่าดาวพฤหัสบดีเล็กน้อยก็เป็นที่รู้จักเช่นกัน

อันที่จริง มันเป็นเรื่องที่ขัดแย้งกันที่มีดาวเคราะห์อยู่ใกล้พัลซาร์ ดาวนิวตรอนถือกำเนิดขึ้นจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา และสูญเสียมวลส่วนใหญ่ไป ส่วนที่เหลือไม่มีแรงโน้มถ่วงเพียงพอที่จะยึดดาวเทียมอีกต่อไป อาจเป็นไปได้ว่าดาวเคราะห์ที่ค้นพบนั้นก่อตัวขึ้นหลังจากหายนะ

การวิจัย

จำนวนดาวนิวตรอนที่รู้จักมีประมาณ 1,200 ดวง ในจำนวนนี้ 1,000 ดวงถือเป็นพัลซาร์วิทยุ และที่เหลือถูกระบุว่าเป็นแหล่งรังสีเอกซ์ เป็นไปไม่ได้ที่จะศึกษาวัตถุเหล่านี้โดยส่งเครื่องมือใด ๆ ไปให้ ในเรือไพโอเนียร์ ข้อความถูกส่งไปยังสิ่งมีชีวิต และตำแหน่งของระบบสุริยะของเรานั้นถูกระบุอย่างแม่นยำด้วยการวางแนวไปยังพัลซาร์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด จากดวงอาทิตย์ เส้นแสดงทิศทางไปยังพัลซาร์เหล่านี้และระยะห่างจากดวงอาทิตย์ และความไม่ต่อเนื่องของเส้นบ่งบอกถึงระยะเวลาของการไหลเวียน

เพื่อนบ้านนิวตรอนที่ใกล้ที่สุดของเราอยู่ห่างออกไป 450 ปีแสง นี่คือระบบเลขฐานสอง - ดาวนิวตรอนและดาวแคระขาว ระยะเวลาของการเต้นเป็นจังหวะคือ 5.75 มิลลิวินาที

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะอยู่ใกล้ดาวนิวตรอนและมีชีวิตอยู่ หนึ่งสามารถเพ้อฝันเกี่ยวกับหัวข้อนี้เท่านั้น และเราจะจินตนาการถึงขนาดของอุณหภูมิ สนามแม่เหล็ก และความดันที่เกินขอบเขตของเหตุผลได้อย่างไร แต่พัลซาร์ยังคงช่วยเราในการพัฒนาอวกาศระหว่างดวงดาว แม้แต่การเดินทางทางช้างเผือกที่ห่างไกลที่สุดจะไม่เกิดหายนะหากสัญญาณที่เสถียรซึ่งมองเห็นได้ในทุกมุมของจักรวาลทำงาน

- สิ่งเหล่านี้คือแหล่งกำเนิดรังสีคอสมิก ออปติคัล เอ็กซ์เรย์ และ/หรือรังสีแกมมาที่มายังโลกในรูปแบบของการระเบิดเป็นระยะ (พัลส์)

ดังนั้นตามประเภทของรังสี พวกมันจะถูกแบ่งออกเป็น radio pulsar, optical pulsar, X-ray และ / หรือ gamma-ray pulsar ธรรมชาติของการปล่อยพัลซาร์ยังไม่ได้รับการเปิดเผยอย่างสมบูรณ์ แบบจำลองของพัลซาร์และกลไกของการปล่อยพลังงานโดยพวกเขาได้รับการศึกษาในทางทฤษฎี ทุกวันนี้ ความคิดเห็นที่แพร่หลายคือพัลซาร์คือดาวนิวตรอนที่หมุนรอบด้วยสนามแม่เหล็กแรงสูง

การค้นพบพัลซาร์

เรื่องนี้เกิดขึ้นในปี 1967 นักดาราศาสตร์วิทยุชาวอังกฤษ E. Hewish และผู้ร่วมงานของเขาได้ค้นพบคลื่นวิทยุสั้น ๆ ที่มาจากที่ว่างในอวกาศ ทำซ้ำได้อย่างคงที่ด้วยระยะเวลาอย่างน้อยหนึ่งวินาที ในตอนแรกผลการสังเกตปรากฏการณ์นี้ถูกเก็บเป็นความลับเพราะ สันนิษฐานได้ว่าคลื่นวิทยุเหล่านี้มีแหล่งกำเนิดเทียม อาจเป็นสัญญาณจากอารยธรรมนอกโลก แต่ไม่พบแหล่งกำเนิดรังสีที่ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของวงโคจร แต่กลุ่มของฮิววิชพบแหล่งสัญญาณดังกล่าวอีก 3 แหล่ง ดังนั้นความหวังสำหรับสัญญาณจากอารยธรรมนอกโลกจึงหายไป และในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2511 มีรายงานเกี่ยวกับการค้นพบแหล่งวิทยุนอกโลกที่แปรผันอย่างรวดเร็วซึ่งมีลักษณะที่ไม่รู้จักซึ่งมีความถี่ที่เสถียรสูง

ข้อความนี้ทำให้เกิดความรู้สึกที่แท้จริง และในปี 1974 Hewish ได้รับรางวัลโนเบลสำหรับการค้นพบนี้ พัลซาร์นี้เรียกว่า PSR J1921+2153 ปัจจุบันรู้จักพัลซาร์วิทยุประมาณ 2,000 ตัวโดยปกติแล้วจะแสดงด้วยตัวอักษร PSR และตัวเลขที่แสดงพิกัดเส้นศูนย์สูตร

พัลซาร์วิทยุคืออะไร?

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้ตกลงร่วมกันว่าพัลซาร์วิทยุคือ ดาวนิวตรอนมันปล่อยกระแสการแผ่รังสีคลื่นที่แคบ และเป็นผลมาจากการหมุนของดาวนิวตรอน กระแสจะเข้าสู่มุมมองของผู้สังเกตการณ์ภายนอกในช่วงเวลาปกติ - นี่คือวิธีสร้างพัลซาร์พัลส์ นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าพัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายกิโลเมตร หมุนรอบด้วยคาบเสี้ยววินาที บางครั้งพวกเขาถูกเรียกว่า "ยอดดาว" เนื่องจากสนามแม่เหล็ก การแผ่รังสีของพัลซาร์จึงคล้ายกับลำแสงค้นหา: เมื่อเนื่องจากการหมุนของดาวนิวตรอน ลำแสงกระทบเสาอากาศของกล้องโทรทรรศน์วิทยุจึงมองเห็นการปะทุของรังสีได้ สัญญาณพัลซาร์ที่ความถี่วิทยุต่างกันแพร่กระจายในพลาสมาระหว่างดวงดาวด้วยความเร็วที่ต่างกัน ระยะห่างจากพัลซาร์จะถูกกำหนดโดยความล่าช้าร่วมกันของสัญญาณและตำแหน่งของพวกมันในกาแล็กซี่จะถูกกำหนด การกระจายของพัลซาร์นั้นสอดคล้องกับการกระจายของเศษซุปเปอร์โนวาคร่าวๆ

เอกซเรย์พัลซาร์

พัลซาร์เอ็กซ์เรย์คือ ปิดระบบเลขฐานสองซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบที่เป็น ดาวนิวตรอนและครั้งที่สอง - ดาวปกติส่งผลให้เกิดการไหลของสสารจากดาวฤกษ์ธรรมดาสู่ดาวนิวตรอน ดาวนิวตรอน- เป็นดาวฤกษ์ที่มีขนาดเล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลาง 20-30 กม.) และมีความหนาแน่นสูงมากเกินกว่าความหนาแน่นของนิวเคลียสของอะตอม นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวนิวตรอนเป็นผลมาจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ระหว่างการระเบิดของซุปเปอร์โนวา แกนกลางของดาวปกติจะยุบตัวลงอย่างรวดเร็ว จากนั้นจึงกลายเป็นดาวนิวตรอน ในระหว่างการบีบอัด เนื่องจากกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม เช่นเดียวกับการรักษาฟลักซ์แม่เหล็ก ทำให้ความเร็วของการหมุนและสนามแม่เหล็กของดาวฤกษ์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ดังนั้น คุณสมบัติทั้งสองนี้จึงมีความสำคัญสำหรับพัลซาร์เอ็กซ์เรย์อย่างแม่นยำ: ความเร็วในการหมุนที่รวดเร็วและสนามแม่เหล็กที่สูงมากสสารที่กระทบพื้นผิวแข็งของดาวนิวตรอน จะได้รับความร้อนแรงและเริ่มแผ่รังสีเอกซ์ ญาติสนิทของพัลซาร์เอ็กซ์เรย์คือ ขั้วและขั้วกลาง. ความแตกต่างระหว่างพัลซาร์และโพลาร์คือ พัลซาร์คือดาวนิวตรอน ในขณะที่โพลาร์คือดาวแคระขาว ดังนั้นพวกมันจึงมีสนามแม่เหล็กและความเร็วในการหมุนที่ต่ำกว่า

พัลซาร์ออปติคัล

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2512 บริเวณพัลซาร์ในเนบิวลาปูได้รับการสำรวจโดยกล้องโทรทรรศน์แบบออปติคัลพร้อมอุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริกที่สามารถตรวจจับความผันผวนของความสว่างอย่างรวดเร็ว มีการสังเกตการมีอยู่ของวัตถุออปติคัลที่มีความผันผวนของความสว่างซึ่งมีช่วงเวลาเดียวกับพัลซาร์วิทยุในเนบิวลานี้ วัตถุนี้กลายเป็นดาวฤกษ์ขนาด 16 ที่ใจกลางเนบิวลา เธอมีสเปกตรัมที่อ่านไม่ออกโดยไม่มีเส้นสเปกตรัม ขณะสำรวจเนบิวลาปูในปี 1942 W. Baade ชี้ว่าเป็นซากซุปเปอร์โนวาของดาวฤกษ์ที่เป็นไปได้ และ I.S. Shklovsky ในปีถัดมาเสนอว่ามันเป็นแหล่งของอนุภาคสัมพัทธภาพและโฟตอนพลังงานสูง แต่ทั้งหมดนี้เป็นเพียงการคาดเดาเท่านั้น และนี่คือดวงดาว ออปติคัลพัลซาร์ซึ่งมีคาบและคลื่นความถี่เท่ากันกับพัลซาร์วิทยุ และในทางกายภาพ ต้องเป็นดาวนิวตรอน ซึ่งใช้พลังงานเพียงพอต่อการคงแสงและรังสีทุกประเภทจากเนบิวลาปู หลังจากการค้นพบพัลซาร์แบบออปติคัล การค้นหายังดำเนินการในซากซุปเปอร์โนวาอื่น ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในที่ซึ่งพบพัลซาร์วิทยุแล้ว แต่เฉพาะในปี 1977 ด้วยการใช้อุปกรณ์พิเศษ นักดาราศาสตร์ชาวออสเตรเลียสามารถค้นหาการเต้นของคลื่นในช่วงแสงของดาวฤกษ์ที่จางมากขนาด 25 ในเศษซากของซุปเปอร์โนวา Sails X ได้ พบพัลซาร์แสงดวงที่สามในปี 1982 ในกลุ่มดาว Vulpecula โดยการปล่อยคลื่นวิทยุ ไม่พบเศษซุปเปอร์โนวา

ออปติคัลพัลซาร์คืออะไร?องค์ประกอบส่วนกลางของเส้นสเปกตรัมของ SS 433 แสดงการเคลื่อนไหวด้วยระยะเวลา 13 วัน และความเร็วของการเคลื่อนที่เปลี่ยนแปลงจาก -73 เป็น +73 กม./วินาที เห็นได้ชัดว่า ยังมีระบบเลขฐานสองที่ใกล้เคียงกันที่นี่ ซึ่งประกอบด้วย supergiant ร้อนที่สังเกตได้ของคลาส O หรือ B และส่วนประกอบ X-ray ที่มองไม่เห็นในเลนส์ supergiant มีมวลมากกว่า 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ มันขยายตัวจนถึงขอบเขตที่จำกัดของเขตโน้มถ่วงของมันเอง เติมแก๊สด้วยดิสก์รอบองค์ประกอบเอ็กซ์เรย์ตามเส้นศูนย์สูตรของการหมุน ระนาบของดิสก์ตั้งฉากกับแกนหมุนของวัตถุขนาดกะทัดรัด ซึ่งเป็นส่วนประกอบของเอ็กซ์เรย์ และไม่อยู่ในระนาบการโคจรของระบบเลขฐานสอง ดังนั้นดิสก์และไอพ่นแก๊สทั้งสองจึงมีพฤติกรรมเหมือนยอดที่หมุนเฉียงและแกนของการหมุนของพวกมันจะอยู่ข้างหน้า (อธิบายรูปกรวย) ทำให้การปฏิวัติหนึ่งครั้งใน 164 วัน (นี่เป็นปรากฏการณ์ที่รู้จักกันดีของการเคลื่อนตัวของวัตถุที่หมุน) ส่วนประกอบเอ็กซ์เรย์ที่กินแก๊สดิสก์และขับไอพ่นออกมาอาจเป็นดาวนิวตรอน

พวกมันเป็นหนึ่งในแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาในจักรวาลที่ทรงพลังที่สุด นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์กระตือรือร้นที่จะค้นหาว่าดาวนิวตรอนเหล่านี้สามารถส่องสว่างในช่วงแกมมาได้อย่างไร ก่อนการเปิดตัวกล้องโทรทรรศน์ Fermi เรารู้จักพัลซาร์รังสีแกมมาเพียงโหลเดียวเท่านั้น ในขณะที่จำนวนพัลซาร์ทั้งหมดอยู่ที่ประมาณ 1800 อัน ตอนนี้หอดูดาวแห่งใหม่เริ่มค้นพบพัลซาร์รังสีแกมมาหลายสิบตัว นักวิทยาศาสตร์หวังว่าผลงานของเธอจะให้ข้อมูลที่มีค่ามากมาย ซึ่งจะช่วยให้เข้าใจธรรมชาติของพัลซาร์รังสีแกมมาและเครื่องกำเนิดรังสีแกมมาอื่นๆ

ในปี 2012 นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมาที่โคจรรอบ Fermi นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบพัลซาร์รังสีแกมมาที่เร็วที่สุดในกลุ่มดาว Centaurus ทำให้หนึ่งรอบใน 2.5 มิลลิวินาทีและกินซากของดาวข้างเคียงที่มีขนาดเท่ากับดาวพฤหัสบดี ( รังสีแกมมา (รังสีแกมมา, รังสีเอกซ์) - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก -< 5·10 −3 нм и, вследствие этого, ярко выраженными корпускулярными и слабо выраженными волновыми свойствами. На картинке гамма-излучение показано фиолетовым цветом.

สรุป...

ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุอัศจรรย์ พวกเขาเพิ่งได้รับการสังเกตด้วยความสนใจเป็นพิเศษเพราะ ไม่เพียงแต่โครงสร้างของพวกมันยังเป็นปริศนา แต่ยังมีความหนาแน่นมหาศาล สนามแม่เหล็กและความโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งด้วย สสารมีสถานะพิเศษคล้ายกับนิวเคลียสอะตอมขนาดใหญ่ และเงื่อนไขเหล่านี้ไม่สามารถทำซ้ำได้ในห้องปฏิบัติการภาคพื้นดิน
พัลซาร์เป็นเพียงยอดแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่หมุนรอบแกนที่ไม่ตรงกับแกนของแม่เหล็ก. ถ้าไม่มีอะไรตกลงมาบนมันและมันไม่ปล่อยอะไรเลย การปล่อยคลื่นวิทยุของมันก็จะมีความถี่ในการหมุน และเราจะไม่ได้ยินมันบนโลกเลย แต่ความจริงก็คือด้านบนนี้มีมวลมหาศาลและมีอุณหภูมิพื้นผิวสูง และสนามแม่เหล็กที่หมุนได้จะสร้างสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มมหาศาล ซึ่งสามารถเร่งโปรตอนและอิเล็กตรอนได้เกือบเท่ากับความเร็วแสง ยิ่งกว่านั้น อนุภาคประจุทั้งหมดที่วิ่งไปรอบพัลซาร์ยังติดกับดักจากสนามแม่เหล็กขนาดมหึมาของมัน และภายในมุมทึบเล็ก ๆ ใกล้แกนแม่เหล็กเท่านั้นที่สามารถหลุดพ้นได้ (ดาวนิวตรอนมีสนามแม่เหล็กที่แรงที่สุดในจักรวาลถึง 1,010-1014 เกาส์ เปรียบเทียบ: สนามของโลกคือ 1 เกาส์, สนามสุริยะคือ 10-50 เกาส์) มันเป็นกระแสของอนุภาคที่มีประจุซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยคลื่นวิทยุตามที่ค้นพบพัลซาร์ซึ่งต่อมากลายเป็นดาวนิวตรอน เนื่องจากแกนแม่เหล็กของดาวนิวตรอนไม่จำเป็นต้องตรงกับแกนของการหมุนของมัน เมื่อดาวหมุนรอบ กระแสคลื่นวิทยุจึงแพร่กระจายในอวกาศเหมือนลำแสงสัญญาณที่กระพริบ ซึ่งตัดผ่านความมืดโดยรอบเพียงครู่เดียว

มันผิดปกติเกินไป คุณสมบัติหลักของมันคือการปะทุของรังสีเป็นระยะและมีระยะเวลาที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด สัญญาณวิทยุชนิดหนึ่งในอวกาศ ตอนแรกสันนิษฐานว่านี่คือดาวฤกษ์ที่เต้นเป็นจังหวะที่เปลี่ยนขนาด - เป็นที่ทราบกันมานานแล้ว และมันถูกค้นพบโดย Jocelyn Bell นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ
ที่น่าสนใจคือ พัลซาร์ตัวแรกมีชื่อว่า LGM-1 ซึ่งแปลว่า "หนูน้อยตัวเขียว" ในภาษาอังกฤษ อย่างไรก็ตาม ค่อยๆ เห็นได้ชัดว่าพัลซาร์เป็นวัตถุธรรมชาติของจักรวาลของเรา และมีการค้นพบพวกมันค่อนข้างมาก - ต่ำกว่าสองพันดวง ที่ใกล้ตัวเราที่สุดคือ 390 ปีแสง

แล้วพัลซาร์คืออะไร? เป็นดาวนิวตรอนที่มีขนาดเล็กมากแต่มีความหนาแน่นสูงมาก ดาวดังกล่าวก่อตัวขึ้นหลังจากการระเบิดของดาวฤกษ์ - ดาวยักษ์ ที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเรามาก - ดาวแคระ อันเป็นผลมาจากการสิ้นสุดของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ สสารของดาวฤกษ์ถูกบีบอัดให้เป็นวัตถุที่มีความหนาแน่นสูงมาก ซึ่งเรียกว่าการยุบตัว และในระหว่างนี้ อิเล็กตรอน - อนุภาคลบ จะถูกกดเข้าไปในนิวเคลียสและรวมกับโปรตอน - อนุภาคบวก . ในท้ายที่สุด สสารทั้งหมดของดาวฤกษ์จะประกอบด้วยนิวตรอนเท่านั้น ซึ่งทำให้มีความหนาแน่นมหาศาล - นิวตรอนไม่มีประจุและสามารถอยู่ใกล้ชิดกันมาก เกือบจะทับกัน

ดังนั้น สสารทั้งหมดของดาวขนาดใหญ่จึงอยู่ในดาวนิวตรอนหนึ่งดวง ซึ่งมีขนาดเพียงไม่กี่กิโลเมตร ความหนาแน่นของมันคือสารหนึ่งช้อนชาของดาวดวงนี้มีน้ำหนักหนึ่งพันล้านตัน

พัลซาร์แรกที่ค้นพบโดย Jocelyn Bell ได้ส่งคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าระเบิดขึ้นสู่อวกาศด้วยความถี่ 1.33733 วินาที พัลซาร์อื่นๆ มีคาบเวลาต่างกัน แต่ความถี่ของการปล่อยรังสียังคงที่ แม้ว่าจะอยู่ในช่วงต่างๆ ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีเอกซ์ ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น?

ความจริงก็คือดาวนิวตรอนที่มีขนาดเท่าเมืองหมุนเร็วมาก มันสามารถหมุนรอบแกนของมันได้พันรอบในหนึ่งวินาที นอกจากนี้ยังมีสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังมาก โปรตอนและอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปตามสนามแรงของสนามนี้ และใกล้กับขั้วซึ่งสนามแม่เหล็กมีความเข้มเป็นพิเศษและที่อนุภาคเหล่านี้มีความเร็วสูงมาก พวกมันจะปล่อยพลังงานควอนตัมในช่วงต่างๆ ปรากฎว่าซินโครฟาโซตรอนตามธรรมชาติซึ่งเป็นเครื่องเร่งอนุภาคในธรรมชาติเท่านั้น นี่คือลักษณะที่บริเวณสองส่วนก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของดาวฤกษ์ซึ่งมีการแผ่รังสีที่ทรงพลังมาก

วางไฟฉายบนโต๊ะแล้วเริ่มหมุน ลำแสงหมุนไปพร้อมกับมัน ส่องสว่างทุกสิ่งในวงกลม ดังนั้นพัลซาร์ที่หมุนรอบตัวส่งการแผ่รังสีด้วยคาบของการหมุนและภายในนั้นเร็วมาก เมื่อโลกอยู่ในเส้นทางของลำแสง เราจะเห็นการระเบิดของคลื่นวิทยุ ยิ่งกว่านั้นลำแสงนี้มาจากจุดบนดาวซึ่งมีขนาดเพียง 250 เมตรเท่านั้น! นี่คือพลังที่แท้จริง หากเราสามารถตรวจจับสัญญาณที่อยู่ห่างออกไปหลายร้อยปีแสง! แกนแม่เหล็กและแกนหมุนของพัลซาร์ไม่ตรงกัน ดังนั้นจุดเปล่งแสงจะหมุนแทนที่จะหยุดนิ่ง

เศษซากซุปเปอร์โนวา Korma-A ที่ศูนย์กลางซึ่งมีดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอนเป็นเศษของดาวมวลมากที่มาถึงจุดสิ้นสุดของเส้นทางวิวัฒนาการในเวลาและอวกาศ

วัตถุที่น่าสนใจเหล่านี้เกิดจากยักษ์ใหญ่ที่ครั้งหนึ่งเคยมีขนาดสี่ถึงแปดเท่าของดวงอาทิตย์ มันเกิดขึ้นในการระเบิดซุปเปอร์โนวา

หลังจากการระเบิดดังกล่าว ชั้นนอกจะถูกขับออกสู่อวกาศ แกนกลางยังคงอยู่ แต่มันไม่สามารถรองรับนิวเคลียร์ฟิวชันได้อีกต่อไป หากไม่มีแรงกดจากภายนอกจากชั้นที่วางอยู่ มันจะยุบตัวและหดตัวลงอย่างร้ายแรง

แม้จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก - ประมาณ 20 กม. แต่ดาวนิวตรอนก็มีมวล 1.5 เท่าของดวงอาทิตย์ของเรา ดังนั้นพวกมันจึงหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ

สสารของดาวดวงเล็กๆ หนึ่งช้อนบนโลกจะมีน้ำหนักประมาณร้อยล้านตัน ในนั้นโปรตอนและอิเล็กตรอนรวมกันเป็นนิวตรอน - กระบวนการนี้เรียกว่านิวตรอน

สารประกอบ

ไม่ทราบองค์ประกอบของมัน สันนิษฐานว่าอาจประกอบด้วยของเหลวนิวตรอนซุปเปอร์ฟลูอิด พวกมันมีแรงดึงโน้มถ่วงที่แรงมาก แรงกว่าของโลกและแม้แต่ดวงอาทิตย์มาก แรงโน้มถ่วงนี้น่าประทับใจเป็นพิเศษเพราะมีขนาดเล็ก
ทั้งหมดหมุนรอบแกน ในระหว่างการบีบอัด โมเมนตัมเชิงมุมของการหมุนจะยังคงอยู่ และเนื่องจากขนาดที่ลดลง ความเร็วในการหมุนจะเพิ่มขึ้น

เนื่องจากการหมุนเร็วมาก พื้นผิวด้านนอกซึ่งเป็น "เปลือกโลก" ที่เป็นของแข็ง จึงเกิดการแตกร้าวและ "แผ่นดินไหว" เป็นระยะ ซึ่งทำให้ความเร็วในการหมุนช้าลงและถ่ายโอนพลังงาน "ส่วนเกิน" ออกสู่อวกาศ

ความกดดันที่ท่วมท้นที่มีอยู่ในแกนกลางอาจคล้ายกับที่มีอยู่ในช่วงเวลาของบิ๊กแบง แต่น่าเสียดายที่ไม่สามารถจำลองได้บนโลก ดังนั้น วัตถุเหล่านี้จึงเป็นห้องทดลองทางธรรมชาติในอุดมคติที่เราสามารถสังเกตพลังงานที่ไม่สามารถเข้าถึงได้บนโลก

พัลซาร์วิทยุ

พัลซาร์วิทยุถูกค้นพบเมื่อปลายปี พ.ศ. 2510 โดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา Jocelyn Bell Burnell เป็นแหล่งกำเนิดวิทยุที่เต้นเป็นจังหวะที่ความถี่คงที่
การแผ่รังสีที่ปล่อยออกมาจากดาวนั้นสามารถมองเห็นได้ว่าเป็นแหล่งกำเนิดรังสีที่เต้นเป็นจังหวะหรือพัลซาร์

แผนผังแสดงการหมุนของดาวนิวตรอน

พัลซาร์วิทยุ (หรือเพียงแค่พัลซาร์) เป็นดาวนิวตรอนที่กำลังหมุนอยู่ ซึ่งไอพ่นของอนุภาคจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง เหมือนกับลำแสงบีคอนที่หมุนได้

หลังจากการหมุนอย่างต่อเนื่อง พัลซาร์จะสูญเสียพลังงานและกลายเป็นดาวนิวตรอนปกติเป็นเวลาหลายล้านปี มีเพียง 1,000 พัลซาร์เท่านั้นที่รู้จักในปัจจุบัน แม้ว่าอาจมีหลายร้อยพัลซาร์ในกาแลคซี

พัลซาร์วิทยุในเนบิวลาปู

ดาวนิวตรอนบางดวงปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา เนบิวลาปูที่มีชื่อเสียงเป็นตัวอย่างที่ดีของวัตถุดังกล่าว ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวา การระเบิดซุปเปอร์โนวานี้ถูกพบในปี 1054 AD

ลมพัลซาร์ วีดีโอจันทรา

พัลซาร์วิทยุในเนบิวลาปูที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลผ่านฟิลเตอร์ 547 นาโนเมตร (แสงสีเขียว) ตั้งแต่วันที่ 7 สิงหาคม 2000 ถึง 17 เมษายน 2001

แมกนีทาร์

ดาวนิวตรอนมีสนามแม่เหล็กที่แรงกว่าสนามแม่เหล็กที่แรงที่สุดบนโลกหลายล้านเท่า พวกเขายังเป็นที่รู้จักกันในนามแมกนีทาร์

ดาวเคราะห์ใกล้ดาวนิวตรอน

จนถึงตอนนี้ เป็นที่ทราบกันดีว่ามีดาวเคราะห์สี่ดวง เมื่ออยู่ในระบบเลขฐานสอง ก็สามารถวัดมวลของมันได้ จากระบบดาวคู่เหล่านี้ในช่วงวิทยุหรือรังสีเอกซ์ มวลที่วัดได้ของดาวนิวตรอนจะมีมวลประมาณ 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

ระบบคู่

พัลซาร์ชนิดที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงมีให้เห็นในไบนารีเอ็กซ์เรย์บางตัว ในกรณีเหล่านี้ ดาวนิวตรอนและดาวธรรมดาจะสร้างระบบดาวคู่ สนามโน้มถ่วงสูงดึงวัสดุจากดาวธรรมดา วัสดุที่ตกลงมาระหว่างกระบวนการสะสมจะร้อนขึ้นมากจนทำให้เกิดรังสีเอกซ์ รังสีเอกซ์แบบพัลซ์จะมองเห็นได้เมื่อมีจุดร้อนบนพัลซาร์ที่หมุนผ่านแนวสายตาจากโลก

สำหรับระบบเลขฐานสองที่มีวัตถุที่ไม่รู้จัก ข้อมูลนี้ช่วยแยกแยะว่ามันเป็นดาวนิวตรอนหรือตัวอย่างเช่น หลุมดำ เนื่องจากหลุมดำมีขนาดใหญ่กว่ามาก