นักวิทยาศาสตร์เรียกดาวนิวตรอนว่าอย่างไร? ดาวนิวตรอน

>

สามารถมองเห็นพัลซาร์ที่ใจกลางกาแล็กซี M82 (สีชมพู)

สำรวจ พัลซาร์และดาวนิวตรอนเอกภพ: คำอธิบายและคุณลักษณะพร้อมภาพถ่ายและวิดีโอ โครงสร้าง การหมุน ความหนาแน่น องค์ประกอบ มวล อุณหภูมิ การค้นหา

พัลซาร์

พัลซาร์เป็นวัตถุขนาดกะทัดรัดทรงกลมซึ่งมีขนาดไม่เกินขอบเขตของเมืองใหญ่ น่าแปลกที่ปริมาณดังกล่าวมีมวลมากเกินกว่าดวงอาทิตย์ พวกมันถูกใช้เพื่อศึกษาสภาวะที่รุนแรงของสสาร ตรวจจับดาวเคราะห์นอกระบบของเรา และวัดระยะทางในจักรวาล นอกจากนี้ พวกเขายังช่วยค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงที่บ่งบอกถึงเหตุการณ์ที่มีพลัง เช่น การชนกันของมวลมหาศาล ค้นพบครั้งแรกในปี 1967

พัลซาร์คืออะไร?

หากคุณมองหาพัลซาร์บนท้องฟ้า มันดูเหมือนดาวฤกษ์ธรรมดาที่ส่องแสงระยิบระยับตามจังหวะที่กำหนด ในความเป็นจริง แสงของพวกมันไม่สั่นไหวหรือเป็นจังหวะ และไม่ปรากฏเป็นดวงดาว

พัลซาร์สร้างลำแสงแคบต่อเนื่องสองลำในทิศทางตรงกันข้าม เอฟเฟกต์การกะพริบถูกสร้างขึ้นเนื่องจากการหมุน (หลักการของประภาคาร) ณ จุดนี้ ลำแสงกระทบพื้นโลกแล้วหมุนอีกครั้ง ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? ความจริงก็คือลำแสงของพัลซาร์มักจะไม่ตรงกับแกนการหมุนของมัน

หากการกะพริบเกิดขึ้นจากการหมุน ความเร็วของพัลส์จะสะท้อนถึงความเร็วของพัลซาร์ที่หมุน พบพัลซาร์ทั้งหมด 2,000 ดวง ซึ่งส่วนใหญ่ทำการปฏิวัติหนึ่งรอบต่อวินาที แต่มีวัตถุประมาณ 200 ชิ้นที่สามารถหมุนได้ร้อยครั้งในเวลาเดียวกัน คนที่เร็วที่สุดเรียกว่ามิลลิวินาทีเพราะจำนวนรอบต่อวินาทีเท่ากับ 700

พัลซาร์ไม่ถือว่าเป็นดาว อย่างน้อย "ยังมีชีวิต" พวกมันเป็นเหมือนดาวนิวตรอนที่ก่อตัวขึ้นหลังจากดาวมวลมากหมดเชื้อเพลิงและพังทลายลง เป็นผลให้เกิดการระเบิดอย่างรุนแรง - ซูเปอร์โนวา และวัสดุหนาแน่นที่เหลือจะถูกเปลี่ยนเป็นดาวนิวตรอน

เส้นผ่านศูนย์กลางของพัลซาร์ในจักรวาลสูงถึง 20-24 กม. และมีมวลเป็นสองเท่าของดวงอาทิตย์ เพื่อให้คุณเห็นภาพ ชิ้นส่วนของวัตถุที่มีขนาดเท่าก้อนน้ำตาลจะมีน้ำหนักถึง 1 พันล้านตัน นั่นคือสิ่งที่ชั่งน้ำหนัก Everest อยู่ในมือคุณ! จริงอยู่มีวัตถุที่หนาแน่นกว่า - หลุมดำ มีมวลมากที่สุดถึง 2.04 เท่าของมวลดวงอาทิตย์

พัลซาร์มีสนามแม่เหล็กรุนแรงที่แรงกว่าโลก 100 ล้านถึง 1 พันล้านเท่า เพื่อให้ดาวนิวตรอนเริ่มเปล่งแสงเหมือนพัลซาร์ จะต้องมีอัตราส่วนของความแรงของสนามแม่เหล็กและความเร็วรอบการหมุนที่เหมาะสม มันเกิดขึ้นที่ลำคลื่นวิทยุไม่สามารถผ่านมุมมองของกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและยังคงมองไม่เห็น

พัลซาร์วิทยุ

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Anton Biryukov เกี่ยวกับฟิสิกส์ของดาวนิวตรอน การหมุนรอบตัวเองช้าลง และการค้นพบคลื่นความโน้มถ่วง:

ทำไมพัลซาร์จึงหมุน?

ความช้าของพัลซาร์คือหนึ่งรอบต่อวินาที เร่งความเร็วสูงสุดเป็นร้อยรอบต่อวินาทีและเรียกว่ามิลลิวินาที กระบวนการหมุนเวียนเกิดขึ้นเนื่องจากดวงดาวที่ก่อตัวขึ้นก็หมุนรอบเช่นกัน แต่เพื่อให้ได้ความเร็วนี้ คุณต้องมีแหล่งข้อมูลเพิ่มเติม

นักวิจัยเชื่อว่าพัลซาร์ระดับมิลลิวินาทีก่อตัวขึ้นจากการขโมยพลังงานจากเพื่อนบ้าน คุณสามารถสังเกตเห็นสิ่งแปลกปลอมซึ่งจะเพิ่มความเร็วในการหมุน และสิ่งนี้ไม่ดีสำหรับเพื่อนร่วมทางที่ได้รับผลกระทบ ซึ่งวันหนึ่งอาจถูกพัลซาร์ดูดซับจนหมด ระบบดังกล่าวเรียกว่าแม่ม่ายดำ (หลังจากแมงมุมสายพันธุ์อันตราย)

พัลซาร์สามารถเปล่งแสงได้หลายความยาวคลื่น (ตั้งแต่คลื่นวิทยุไปจนถึงรังสีแกมมา) แต่พวกเขาจะทำอย่างไร? นักวิทยาศาสตร์ยังไม่พบคำตอบที่ชัดเจน เชื่อกันว่ากลไกที่แยกจากกันมีหน้าที่รับผิดชอบในแต่ละความยาวคลื่น ลำแสงคล้ายบีคอนประกอบด้วยคลื่นวิทยุ พวกมันสว่างและแคบและคล้ายกับแสงที่เชื่อมโยงกัน โดยที่อนุภาคจะก่อตัวเป็นลำแสงที่โฟกัส

ยิ่งหมุนเร็วเท่าไร สนามแม่เหล็กก็ยิ่งอ่อนลงเท่านั้น แต่ความเร็วในการหมุนนั้นเพียงพอสำหรับพวกมันที่จะเปล่งแสงที่สว่างเท่ากับแสงที่ช้า

ในระหว่างการหมุน สนามแม่เหล็กจะสร้างสนามไฟฟ้า ซึ่งสามารถนำอนุภาคที่มีประจุเข้าสู่สถานะเคลื่อนที่ได้ (กระแสไฟฟ้า) พื้นที่เหนือพื้นผิวที่สนามแม่เหล็กครอบงำเรียกว่าแมกนีโตสเฟียร์ ที่นี่ อนุภาคที่มีประจุจะถูกเร่งให้มีความเร็วสูงอย่างไม่น่าเชื่อเนื่องจากสนามไฟฟ้าแรงสูง ด้วยความเร่งแต่ละครั้ง พวกมันเปล่งแสงออกมา จะแสดงในช่วงแสงและ X-ray

แล้วรังสีแกมมาล่ะ? การวิจัยชี้ให้เห็นว่าต้องหาแหล่งที่มาที่อื่นใกล้กับพัลซาร์ และพวกมันจะมีลักษณะคล้ายพัด

ค้นหาพัลซาร์

กล้องโทรทรรศน์วิทยุยังคงเป็นวิธีการหลักในการค้นหาพัลซาร์ในอวกาศ พวกมันมีขนาดเล็กและอ่อนแอเมื่อเทียบกับวัตถุอื่นๆ ดังนั้นคุณต้องสแกนท้องฟ้าทั้งหมดและค่อยๆ วัตถุเหล่านี้ตกลงมาในเลนส์ ส่วนใหญ่พบโดยใช้หอดูดาว Parkes ในออสเตรเลีย ข้อมูลใหม่จำนวนมากจะพร้อมใช้งานจาก Square Kilometer Antenna Array (SKA) ที่เปิดตัวในปี 2561

ในปี พ.ศ. 2551 กล้องโทรทรรศน์ GLAST ได้รับการปล่อยตัว ซึ่งพบพัลซาร์รังสีแกมมา 2,050 ดวง ในจำนวนนี้ 93 มิลลิวินาที กล้องโทรทรรศน์นี้มีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อเพราะมันสแกนท้องฟ้าทั้งหมด ในขณะที่กล้องอื่นๆ เน้นเฉพาะบริเวณเล็กๆ ตามแนวระนาบเท่านั้น

การค้นหาความยาวคลื่นที่แตกต่างกันอาจเป็นปัญหาได้ ความจริงก็คือคลื่นวิทยุนั้นทรงพลังอย่างเหลือเชื่อ แต่พวกมันอาจไม่ตกลงไปที่เลนส์ของกล้องโทรทรรศน์ แต่รังสีแกมมาแผ่ปกคลุมท้องฟ้าเป็นส่วนใหญ่แต่มีความสว่างด้อยกว่า

ปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์ทราบเกี่ยวกับการมีอยู่ของพัลซาร์ 2,300 ดวงที่พบผ่านคลื่นวิทยุ และ 160 ดวงผ่านรังสีแกมมา นอกจากนี้ยังมีพัลซาร์ 240 มิลลิวินาที ซึ่ง 60 ดวงผลิตรังสีแกมมา

การใช้พัลซาร์

พัลซาร์ไม่ได้เป็นเพียงวัตถุอวกาศที่น่าทึ่ง แต่ยังเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์อีกด้วย แสงที่ปล่อยออกมาสามารถบอกได้มากมายเกี่ยวกับกระบวนการภายใน นั่นคือนักวิจัยสามารถเข้าใจฟิสิกส์ของดาวนิวตรอนได้ ในวัตถุเหล่านี้ ความดันสูงมากจนพฤติกรรมของสสารแตกต่างไปจากปกติ การเติมดาวนิวตรอนแบบแปลกๆ เรียกว่า "การวางนิวเคลียร์"

พัลซาร์มีประโยชน์มากมายเนื่องจากความแม่นยำของพัลส์ นักวิทยาศาสตร์รู้จักวัตถุเฉพาะและมองว่าเป็นนาฬิกาจักรวาล นี่คือจุดเริ่มต้นของการคาดเดาเกี่ยวกับการปรากฏตัวของดาวเคราะห์ดวงอื่น ในความเป็นจริง ดาวเคราะห์นอกระบบดวงแรกที่พบว่าโคจรรอบพัลซาร์

อย่าลืมว่าพัลซาร์ยังคงเคลื่อนที่ต่อไประหว่างการ "กะพริบ" ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถใช้พัลซาร์เพื่อวัดระยะทางในจักรวาลได้ พวกเขายังมีส่วนร่วมในการทดสอบทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ เช่น ช่วงเวลาที่มีแรงโน้มถ่วง แต่ความสม่ำเสมอของการเต้นเป็นจังหวะอาจถูกรบกวนโดยคลื่นความโน้มถ่วง สิ่งนี้ถูกสังเกตเห็นในเดือนกุมภาพันธ์ 2559

สุสานพัลซาร์

พัลซาร์ทั้งหมดจะค่อยๆ ช้าลง รังสีนี้ขับเคลื่อนโดยสนามแม่เหล็กที่เกิดจากการหมุน ส่งผลให้สูญเสียพลังและหยุดส่งลำแสง นักวิทยาศาสตร์ได้อนุมานเส้นพิเศษที่คุณยังสามารถพบรังสีแกมมาได้ที่หน้าคลื่นวิทยุ ทันทีที่พัลซาร์ตกลงไปด้านล่าง มันจะถูกตัดออกจากสุสานของพัลซาร์

หากพัลซาร์ก่อตัวขึ้นจากเศษซากของซูเปอร์โนวา แสดงว่ามีพลังงานสำรองมหาศาลและมีความเร็วรอบการหมุนที่รวดเร็ว ตัวอย่าง ได้แก่ วัตถุอายุน้อย PSR B0531+21 ในระยะนี้มันสามารถอยู่ได้นานหลายแสนปี หลังจากนั้นมันจะเริ่มสูญเสียความเร็ว พัลซาร์วัยกลางคนเป็นประชากรส่วนใหญ่และผลิตคลื่นวิทยุเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม พัลซาร์สามารถยืดอายุของมันได้หากมีเพื่อนร่วมทางอยู่ใกล้ๆ จากนั้นมันจะดึงวัสดุออกมาและเพิ่มความเร็วในการหมุน การเปลี่ยนแปลงดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ตลอดเวลา ดังนั้น พัลซาร์จึงสามารถฟื้นคืนชีพได้ การสัมผัสดังกล่าวเรียกว่าระบบเลขฐานสองของรังสีเอกซ์มวลต่ำ พัลซาร์ที่เก่าแก่ที่สุดคือมิลลิวินาที บางคนมีอายุหลายพันล้านปี

ดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอน- วัตถุลึกลับที่ค่อนข้างมีมวลมากกว่ามวลดวงอาทิตย์ถึง 1.4 เท่า พวกมันเกิดหลังจากการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่กว่า มาทำความรู้จักกับรูปแบบเหล่านี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้น

เมื่อดาวฤกษ์ระเบิด จะมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 4-8 เท่า แกนกลางที่มีความหนาแน่นสูงจะยังคงอยู่ และจะยุบลงเรื่อยๆ แรงโน้มถ่วงผลักวัสดุอย่างแรงจนทำให้โปรตอนและอิเล็กตรอนรวมตัวกันกลายเป็นนิวตรอน นี่คือที่มาของดาวนิวตรอนที่มีความหนาแน่นสูง

วัตถุขนาดใหญ่เหล่านี้มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 20 กม. เพื่อให้คุณเห็นภาพเกี่ยวกับความหนาแน่น วัสดุของดาวนิวตรอนเพียงหนึ่งช้อนเต็มจะมีน้ำหนักถึงพันล้านตัน แรงโน้มถ่วงบนวัตถุดังกล่าวแรงกว่าของโลกถึง 2 พันล้านเท่า และกำลังเพียงพอสำหรับเลนส์ความโน้มถ่วง ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองเห็นด้านหลังของดาวได้

แรงกระแทกจากการระเบิดทำให้เกิดแรงกระตุ้นที่ทำให้ดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเองหลายรอบต่อวินาที แม้ว่าจะสามารถเร่งความเร็วได้ถึง 43,000 ครั้งต่อนาที

ชั้นขอบเขตใกล้กับวัตถุที่มีขนาดกะทัดรัด

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Valery Suleimanov เกี่ยวกับต้นกำเนิดของจานสะสม ลมของดาวฤกษ์ และสสารรอบดาวนิวตรอน:

ภายในของดาวนิวตรอน

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ เซอร์เกย์ โปปอฟ เกี่ยวกับสถานะสุดขั้วของสสาร องค์ประกอบของดาวนิวตรอน และวิธีการศึกษาความลึก:

เมื่อดาวนิวตรอนเป็นส่วนหนึ่งของระบบดาวคู่ที่เกิดการระเบิดของซูเปอร์โนวา ภาพจะดูน่าประทับใจยิ่งขึ้นไปอีก หากดาวฤกษ์ดวงที่สองมีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์ มันจะดึงมวลของดาวฤกษ์ดวงนั้นมารวมกันที่ "กลีบดอกโรช" นี่คือเมฆทรงกลมของสสารที่ทำให้เกิดการหมุนรอบดาวนิวตรอน หากดาวเทียมมีขนาดใหญ่กว่ามวลดวงอาทิตย์ 10 เท่า การถ่ายโอนมวลก็จะถูกปรับเช่นกัน แต่จะไม่เสถียรเท่า วัสดุจะไหลไปตามขั้วแม่เหล็ก เกิดความร้อนขึ้น และเกิดการเต้นเป็นจังหวะของเอ็กซ์เรย์

ในปี พ.ศ. 2553 พัลซาร์ 1800 ดวงถูกค้นพบโดยใช้การตรวจจับด้วยคลื่นวิทยุ และ 70 ดวงผ่านรังสีแกมมา ตัวอย่างบางชิ้นยังสังเกตเห็นดาวเคราะห์

ประเภทของดาวนิวตรอน

ในตัวแทนของดาวนิวตรอนบางส่วน ไอพ่นของวัตถุจะไหลเกือบด้วยความเร็วแสง เมื่อพวกมันบินผ่านเราไปพวกมันจะกระพริบเหมือนไฟสัญญาณ ด้วยเหตุนี้จึงเรียกว่าพัลซาร์

มักเรียกกันว่าดาวนิวตรอน "ตายแล้ว" เป็นวัตถุที่น่าทึ่ง การศึกษาของพวกเขาในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมาได้กลายเป็นหนึ่งในการค้นพบทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่น่าสนใจและเข้มข้นที่สุด ความสนใจในดาวนิวตรอนไม่เพียงเกิดจากความลึกลับของโครงสร้างเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความหนาแน่นมหาศาลของดาวนิวตรอน ตลอดจนสนามแม่เหล็กและแรงโน้มถ่วงที่แรงที่สุดด้วย สสารอยู่ในสถานะพิเศษที่คล้ายกับนิวเคลียสของอะตอมขนาดใหญ่ และสภาวะเหล่านี้ไม่สามารถจำลองขึ้นได้ในห้องปฏิบัติการภาคพื้นดิน

เกิดที่ปลายปากกา

การค้นพบอนุภาคมูลฐานชนิดใหม่ในปี พ.ศ. 2475 (ค.ศ. 1932) คือนิวตรอน ทำให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คิดว่าอนุภาคดังกล่าวจะมีบทบาทอย่างไรต่อวิวัฒนาการของดวงดาว สองปีต่อมา มีการเสนอว่าการระเบิดของซูเปอร์โนวาเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงของดาวฤกษ์ธรรมดาไปเป็นดาวนิวตรอน จากนั้นจึงคำนวณโครงสร้างและค่าพารามิเตอร์ของดาวดวงหลัง และเป็นที่ชัดเจนว่าหากดาวฤกษ์ขนาดเล็ก (เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา) กลายเป็นดาวแคระขาวเมื่อสิ้นสุดวิวัฒนาการ ดาวฤกษ์ที่หนักกว่าจะกลายเป็นดาวนิวตรอน ในเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2510 นักดาราศาสตร์วิทยุ ขณะศึกษาประกายแสงของแหล่งวิทยุจักรวาล ค้นพบสัญญาณแปลก ๆ ซึ่งสั้นมาก ยาวประมาณ 50 มิลลิวินาที มีการบันทึกพัลส์การปล่อยคลื่นวิทยุ ทำซ้ำหลังจากช่วงเวลาที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด (ตามลำดับของหนึ่งวินาที) มันแตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากภาพความโกลาหลตามปกติของความผันผวนแบบสุ่มที่ผิดปกติของการปล่อยคลื่นวิทยุ หลังจากตรวจสอบอุปกรณ์ทั้งหมดอย่างละเอียดถี่ถ้วน จึงมั่นใจว่าแรงกระตุ้นมาจากนอกโลก เป็นการยากที่จะทำให้นักดาราศาสตร์ประหลาดใจด้วยวัตถุที่แผ่รังสีด้วยความเข้มแปรผัน แต่ในกรณีนี้ ช่วงเวลาดังกล่าวสั้นมากและสัญญาณก็สม่ำเสมอมาก จนนักวิทยาศาสตร์เสนออย่างจริงจังว่าอาจเป็นข้อความจากอารยธรรมนอกโลก

ดังนั้น พัลซาร์ดวงแรกจึงถูกตั้งชื่อว่า LGM-1 (จากภาษาอังกฤษ Little Green Men “Little Green Men”) แม้ว่าความพยายามในการค้นหาความหมายใดๆ ในพัลส์ที่ได้รับจะสิ้นสุดลงโดยเปล่าประโยชน์ ในไม่ช้าก็มีการค้นพบแหล่งวิทยุที่เต้นเป็นจังหวะอีก 3 แห่ง ช่วงเวลาของพวกเขากลับกลายเป็นน้อยกว่าลักษณะการสั่นและเวลาการหมุนของวัตถุทางดาราศาสตร์ที่รู้จักทั้งหมด เนื่องจากลักษณะการแผ่รังสีหุนหันพลันแล่น วัตถุใหม่เริ่มถูกเรียกว่าพัลซาร์ การค้นพบนี้กระตุ้นวงการดาราศาสตร์อย่างแท้จริง และรายงานการค้นพบพัลซาร์เริ่มส่งมาจากหอสังเกตการณ์วิทยุหลายแห่ง หลังจากการค้นพบพัลซาร์ในเนบิวลาปู ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาในปี 1054 (ดาวดวงนี้ปรากฏให้เห็นในตอนกลางวัน ตามที่ชาวจีน ชาวอาหรับ และชาวอเมริกาเหนือกล่าวถึงในพงศาวดารของพวกเขา) ก็เห็นได้ชัดว่าพัลซาร์เป็น เกี่ยวข้องกับการระเบิดของซูเปอร์โนวา .

เป็นไปได้มากว่าสัญญาณมาจากวัตถุที่เหลือหลังจากการระเบิด ใช้เวลานานก่อนที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จะตระหนักว่าพัลซาร์เป็นดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วที่พวกเขาตามหา

เนบิวลาปู
การระบาดของซูเปอร์โนวานี้ (ภาพด้านบน) ซึ่งส่องประกายบนท้องฟ้าของโลกสว่างกว่าดาวศุกร์และมองเห็นได้แม้ในเวลากลางวัน เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1054 ตามนาฬิกาโลก เกือบ 1,000 ปีเป็นช่วงเวลาที่สั้นมากตามมาตรฐานจักรวาล แต่ในช่วงเวลานี้ เนบิวลาปูที่สวยที่สุดสามารถก่อตัวขึ้นจากเศษที่เหลือของดาวฤกษ์ที่ระเบิดได้ ภาพนี้ประกอบด้วยภาพสองภาพ ภาพหนึ่งจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (เฉดสีแดง) และอีกภาพหนึ่งจากกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์จันทรา (สีน้ำเงิน) เห็นได้ชัดเจนว่าอิเล็กตรอนพลังงานสูงที่เปล่งออกมาในช่วงรังสีเอกซ์จะสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว ดังนั้นสีฟ้าจึงปรากฏเฉพาะในส่วนกลางของเนบิวลาเท่านั้น
การรวมภาพทั้งสองเข้าด้วยกันช่วยให้เข้าใจกลไกการทำงานของเครื่องกำเนิดอวกาศที่น่าทึ่งนี้ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น ซึ่งปล่อยการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ที่กว้างที่สุดตั้งแต่แกมมาควอนตาไปจนถึงคลื่นวิทยุ แม้ว่าดาวนิวตรอนส่วนใหญ่จะถูกตรวจพบโดยการปล่อยคลื่นวิทยุ แต่พวกมันยังคงปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมาในช่วงแกมมาและรังสีเอกซ์ ดาวนิวตรอนเกิดมาอย่างร้อนจัด แต่พวกมันเย็นลงอย่างรวดเร็ว และเมื่ออายุได้หนึ่งพันปีก็มีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 1,000,000 เคลวิน ดังนั้นจึงมีเพียงดาวนิวตรอนอายุน้อยเท่านั้นที่ส่องแสงในช่วงรังสีเอกซ์เนื่องจากการแผ่รังสีความร้อนล้วนๆ

ฟิสิกส์ของพัลซาร์
พัลซาร์เป็นเพียงยอดแม่เหล็กขนาดใหญ่ที่หมุนรอบแกนที่ไม่ตรงกับแกนของแม่เหล็ก ถ้าไม่มีอะไรตกลงบนมันและมันไม่ปล่อยอะไรเลย การปล่อยคลื่นวิทยุของมันก็จะมีความถี่ในการหมุนและเราจะไม่ได้ยินมันบนโลก แต่ความจริงก็คือด้านบนนี้มีมวลมหาศาลและอุณหภูมิพื้นผิวสูง และสนามแม่เหล็กที่หมุนอยู่จะสร้างสนามไฟฟ้าที่มีความเข้มมหาศาล ซึ่งสามารถเร่งโปรตอนและอิเล็กตรอนให้มีความเร็วเกือบเท่าแสงได้ ยิ่งไปกว่านั้น อนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าเหล่านี้ที่วิ่งรอบพัลซาร์จะถูกกักไว้ในกับดักจากสนามแม่เหล็กขนาดมหึมาของมัน และมีเพียงมุมทึบเล็กๆ ใกล้แกนแม่เหล็กเท่านั้นที่พวกมันสามารถแยกตัวออกจากกันได้ (ดาวนิวตรอนมีสนามแม่เหล็กที่แรงที่สุดในจักรวาลถึง 10 10 10 14 เกาส์ สำหรับการเปรียบเทียบ: สนามโลกเท่ากับ 1 เกาส์, ดวงอาทิตย์ 1,050 เกาส์) . กระแสของอนุภาคมีประจุเหล่านี้เป็นแหล่งกำเนิดของการปล่อยคลื่นวิทยุตามที่ค้นพบพัลซาร์ ซึ่งต่อมากลายเป็นดาวนิวตรอน เนื่องจากแกนแม่เหล็กของดาวนิวตรอนไม่จำเป็นต้องตรงกับแกนการหมุนของมัน เมื่อดาวหมุน กระแสของคลื่นวิทยุจะกระจายไปในอวกาศเหมือนลำแสงของสัญญาณที่กะพริบตัดผ่านความมืดโดยรอบเพียงชั่วขณะหนึ่ง

ภาพเอ็กซ์เรย์ของพัลซาร์เนบิวลาปูในสถานะใช้งาน (ซ้าย) และปกติ (ขวา)

เพื่อนบ้านที่ใกล้ที่สุด
พัลซาร์นี้อยู่ห่างจากโลกเพียง 450 ปีแสง และเป็นระบบดาวคู่ของดาวนิวตรอนและดาวแคระขาวที่มีคาบการโคจร 5.5 วัน รังสีเอกซ์แบบนุ่มนวลที่ได้รับจากดาวเทียม ROSAT นั้นถูกปล่อยออกมาโดยโพลาร์แคป PSR J0437-4715 ที่มีความร้อนสูงถึงสองล้านองศา ในกระบวนการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว (ระยะเวลาของพัลซาร์นี้คือ 5.75 มิลลิวินาที) มันจะหันเข้าหาโลกด้วยขั้วแม่เหล็กขั้วใดขั้วหนึ่ง ส่งผลให้ความเข้มของฟลักซ์ของรังสีแกมมาเปลี่ยนไป 33% วัตถุสว่างถัดจากพัลซาร์ขนาดเล็กคือกาแลคซีที่อยู่ห่างไกล ซึ่งด้วยเหตุผลบางอย่างกำลังเรืองแสงในส่วนรังสีเอกซ์ของสเปกตรัม

แรงโน้มถ่วงที่มีอำนาจทุกอย่าง

ตามทฤษฎีวิวัฒนาการสมัยใหม่ ดาวฤกษ์มวลมากจะจบชีวิตด้วยการระเบิดขนาดมหึมา ซึ่งทำให้พวกมันส่วนใหญ่กลายเป็นเนบิวลาก๊าซที่กำลังขยายตัว ผลที่ตามมา จากขนาดและมวลที่ใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ของเราหลายเท่า ยังคงมีวัตถุร้อนหนาแน่นขนาดประมาณ 20 กม. มีชั้นบรรยากาศเบาบาง (ทำจากไฮโดรเจนและไอออนที่หนักกว่า) และสนามแรงโน้มถ่วง 100 พันล้านเท่า ยิ่งใหญ่กว่าแผ่นดิน พวกเขาเรียกมันว่าดาวนิวตรอน โดยเชื่อว่ามันประกอบด้วยนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่ สสารของดาวนิวตรอนเป็นสสารที่มีความหนาแน่นมากที่สุด (ซูเปอร์นิวเคลียสหนึ่งช้อนชามีน้ำหนักประมาณหนึ่งพันล้านตัน) ช่วงเวลาสั้นๆ ของสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากพัลซาร์เป็นข้อโต้แย้งแรกและสำคัญที่สุดที่สนับสนุนข้อเท็จจริงที่ว่าดาวเหล่านี้คือดาวนิวตรอน ซึ่งมีสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่และหมุนด้วยความเร็วเบรกคอ เฉพาะวัตถุที่มีความหนาแน่นและกะทัดรัด (ขนาดเพียงไม่กี่สิบกิโลเมตร) ที่มีสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังเท่านั้นที่สามารถทนต่อความเร็วในการหมุนดังกล่าวได้โดยไม่แตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยเนื่องจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางของความเฉื่อย

ดาวนิวตรอนประกอบด้วยของเหลวนิวตรอนที่มีส่วนผสมของโปรตอนและอิเล็กตรอน "ของเหลวนิวเคลียร์" ซึ่งชวนให้นึกถึงสารจากนิวเคลียสของอะตอม มีความหนาแน่นมากกว่าน้ำธรรมดาถึง 1,014 เท่า ความแตกต่างอย่างมากนี้เป็นสิ่งที่เข้าใจได้ เพราะอะตอมเป็นพื้นที่ว่างเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งอิเล็กตรอนที่เบาจะกระพืออยู่รอบๆ นิวเคลียสหนักๆ เล็กๆ นิวเคลียสมีมวลเกือบทั้งหมด เนื่องจากโปรตอนและนิวตรอนหนักกว่าอิเล็กตรอน 2,000 เท่า แรงที่รุนแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของดาวนิวตรอนจะบีบอัดอะตอมเพื่อให้อิเล็กตรอนที่กดเข้าไปในนิวเคลียสรวมกับโปรตอนเพื่อสร้างนิวตรอน ดังนั้น ดาวฤกษ์ดวงหนึ่งจึงกำเนิดขึ้น ซึ่งเกือบทั้งหมดประกอบด้วยนิวตรอน ของเหลวนิวเคลียร์ที่มีความหนาแน่นยิ่งยวด ถ้ามาถึงโลก จะระเบิดเหมือนระเบิดนิวเคลียร์ แต่ในดาวนิวตรอน ของเหลวจะเสถียรเนื่องจากแรงโน้มถ่วงมหาศาล อย่างไรก็ตาม ในชั้นนอกของดาวนิวตรอน (เช่นเดียวกับดาวฤกษ์ทุกดวง) ความดันและอุณหภูมิลดลง ก่อตัวเป็นเปลือกแข็งหนาประมาณหนึ่งกิโลเมตร เชื่อว่าประกอบด้วยนิวเคลียสของธาตุเหล็กเป็นส่วนใหญ่

แฟลช
ปรากฎว่าแสงวาบรังสีเอกซ์ขนาดมหึมาเมื่อวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2522 เกิดขึ้นไกลเกินกว่ากาแล็กซี่ของเราในดาวเทียมเมฆแมกเจลแลนใหญ่ของทางช้างเผือกของเราซึ่งอยู่ห่างจากโลก 180,000 ปีแสง การประมวลผลร่วมกันของการระเบิดของรังสีแกมมาเมื่อวันที่ 5 มีนาคมซึ่งบันทึกโดยยานอวกาศเจ็ดลำทำให้สามารถระบุตำแหน่งของวัตถุนี้ได้อย่างแม่นยำและในปัจจุบันไม่ต้องสงสัยเลยว่ามันอยู่ในเมฆแมเจลแลน

เหตุการณ์ที่เกิดขึ้นบนดาวฤกษ์อันไกลโพ้นเมื่อ 180,000 ปีที่แล้วนั้นยากที่จะจินตนาการได้ แต่จากนั้นมันก็เกิดแสงวาบขึ้นราวกับซุปเปอร์โนวามากถึง 10 ดวง ซึ่งมากกว่าความส่องสว่างของดาวทั้งหมดในกาแล็กซีของเราถึง 10 เท่า จุดที่สว่างในส่วนบนของภาพคือพัลซาร์ SGR ที่ยาวและเป็นที่รู้จักกันดี และรูปร่างที่ไม่สม่ำเสมอคือตำแหน่งที่เป็นไปได้มากที่สุดของวัตถุที่ปะทุเมื่อวันที่ 5 มีนาคม 1979

กำเนิดดาวนิวตรอน
การระเบิดของซูเปอร์โนวาเป็นเพียงการเปลี่ยนพลังงานความโน้มถ่วงบางส่วนให้เป็นพลังงานความร้อน เมื่อดาวฤกษ์เก่าหมดเชื้อเพลิงและปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ไม่สามารถทำให้ภายในของมันร้อนขึ้นจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการได้อีกต่อไป จะเกิดการยุบตัวขึ้น - เมฆก๊าซจะยุบตัวลงไปยังจุดศูนย์ถ่วง พลังงานที่ปล่อยออกมาในเวลาเดียวกันจะกระจายชั้นนอกของดาวไปทุกทิศทุกทาง ก่อตัวเป็นเนบิวลาที่กำลังขยายตัว หากดาวฤกษ์มีขนาดเล็ก เช่น ดวงอาทิตย์ของเรา ก็จะเกิดแสงวาบขึ้นและกลายเป็นดาวแคระขาว หากมวลของดาวฤกษ์มีมากกว่า 10 เท่าของดวงอาทิตย์ การยุบตัวดังกล่าวจะนำไปสู่การระเบิดของซูเปอร์โนวาและเกิดดาวนิวตรอนธรรมดา หากซูเปอร์โนวาสว่างวาบขึ้นแทนที่ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่มากซึ่งมีมวลเท่ากับ 2040 เท่าของดวงอาทิตย์ และดาวนิวตรอนที่มีมวลมากกว่าสามดวงก่อตัวขึ้น กระบวนการบีบอัดแรงโน้มถ่วงจะเปลี่ยนกลับไม่ได้และเกิดหลุมดำขึ้น

โครงสร้างภายใน
เปลือกแข็งของชั้นนอกของดาวนิวตรอนประกอบด้วยนิวเคลียสอะตอมหนักที่จัดเรียงเป็นลูกบาศก์ตาข่าย โดยมีอิเล็กตรอนบินไปมาอย่างอิสระ คล้ายกับโลหะของโลก เพียงแต่หนาแน่นกว่ามากเท่านั้น

เปิดคำถาม

แม้ว่าดาวนิวตรอนจะได้รับการศึกษาอย่างเข้มข้นเป็นเวลาประมาณสามทศวรรษแล้ว แต่โครงสร้างภายในของพวกมันยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ยิ่งไปกว่านั้น ไม่มีความแน่นอนว่าพวกมันประกอบด้วยนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่ เมื่อเราเคลื่อนลึกเข้าไปในดาวฤกษ์มากขึ้น ความดันและความหนาแน่นก็เพิ่มขึ้น และสสารอาจถูกบีบอัดจนแตกออกเป็นควาร์ก ซึ่งเป็นส่วนประกอบสำคัญของโปรตอนและนิวตรอน ตามควอนตัมโครโมไดนามิกสมัยใหม่ ควาร์กไม่สามารถดำรงอยู่ในสถานะอิสระได้ แต่จะรวมกันเป็น "สาม" และ "สอง" ที่แยกกันไม่ออก แต่บางทีที่ขอบเขตของแกนในของดาวนิวตรอน สถานการณ์เปลี่ยนไปและควาร์กหลุดออกจากการกักขัง เพื่อให้เข้าใจธรรมชาติของดาวนิวตรอนและสสารควาร์กที่แปลกใหม่ได้ดีขึ้น นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างมวลของดาวฤกษ์กับรัศมี (ความหนาแน่นเฉลี่ย) การตรวจสอบดาวนิวตรอนกับเพื่อน ๆ เราสามารถวัดมวลได้อย่างแม่นยำ แต่การกำหนดเส้นผ่านศูนย์กลางนั้นยากกว่ามาก ไม่นานมานี้ นักวิทยาศาสตร์ที่ใช้ความสามารถของดาวเทียมรังสีเอกซ์ XMM-Newton ได้ค้นพบวิธีประเมินความหนาแน่นของดาวนิวตรอนโดยอาศัยการเลื่อนสีแดงของความโน้มถ่วง ความไม่ปกติของดาวนิวตรอนยังอยู่ที่ความจริงที่ว่าเมื่อมวลของดาวลดลง รัศมีของมันก็เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ดาวนิวตรอนที่มีมวลมากที่สุดมีขนาดที่เล็กที่สุด

แม่ม่ายดำ
การระเบิดของซูเปอร์โนวามักจะบอกพัลซาร์แรกเกิดถึงความเร็วที่มากพอสมควร ดาวที่บินได้ซึ่งมีสนามแม่เหล็กที่เหมาะสมในตัวมันเองจะรบกวนก๊าซไอออไนซ์ที่เติมอวกาศระหว่างดาวอย่างมาก คลื่นกระแทกชนิดหนึ่งก่อตัวขึ้น วิ่งนำหน้าดาวฤกษ์และแยกออกเป็นรูปกรวยกว้างหลังจากนั้น การรวมแสง (ส่วนสีเขียวอมฟ้า) และภาพเอ็กซ์เรย์ (เฉดสีแดง) แสดงให้เห็นว่า ณ ที่นี้ เรากำลังเผชิญหน้าไม่เพียงแต่กับเมฆก๊าซที่ส่องสว่างเท่านั้น แต่ยังมีอนุภาคมูลฐานจำนวนมหาศาลที่ปล่อยออกมาจากพัลซาร์ระดับมิลลิวินาทีนี้ด้วย ความเร็วเชิงเส้นของ Black Widow คือ 1 ล้านกม./ชม. มันหมุนรอบแกนของมันในเวลา 1.6 ms มันมีอายุประมาณหนึ่งพันล้านปีแล้ว พัลซาร์ B1957 + 20 ได้ชื่อมาจากเหตุผลง่ายๆ ที่การแผ่รังสีที่ทรงพลังที่สุดของมันเพียงแค่เผาเพื่อนบ้านของมัน ทำให้ก๊าซที่ก่อตัวมัน "เดือด" และระเหยออกไป รังไหมรูปซิการ์สีแดงด้านหลังพัลซาร์เป็นส่วนหนึ่งของอวกาศที่อิเล็กตรอนและโปรตอนที่ปล่อยออกมาจากดาวนิวตรอนจะปล่อยรังสีแกมมาอ่อนๆ

ผลจากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ทำให้สามารถมองเห็นกระบวนการต่างๆ ที่เกิดขึ้นใกล้กับพัลซาร์ที่บินเร็วได้ รังสีที่แยกออกจากจุดสว่างเป็นภาพที่มีเงื่อนไขของการไหลของพลังงานที่แผ่รังสีนั้น เช่นเดียวกับการไหลของอนุภาคและปฏิอนุภาคซึ่งมาจากดาวนิวตรอน โครงร่างสีแดงบนเส้นขอบของพื้นที่สีดำรอบดาวนิวตรอนและพัฟพลาสมาเรืองแสงสีแดงคือจุดที่กระแสของอนุภาคสัมพัทธภาพซึ่งบินด้วยความเร็วเกือบเท่าแสงมาบรรจบกับก๊าซระหว่างดวงดาวที่ควบแน่นโดยคลื่นกระแทก เมื่อลดความเร็วลงอย่างรวดเร็ว อนุภาคจะปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา และเมื่อสูญเสียพลังงานหลักไปแล้ว จะไม่ทำให้ก๊าซที่ตกกระทบร้อนขึ้นมากนัก

การชักของยักษ์

พัลซาร์ถือเป็นหนึ่งในช่วงชีวิตเริ่มต้นของดาวนิวตรอน ต้องขอบคุณการศึกษาของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์ได้เรียนรู้เกี่ยวกับสนามแม่เหล็ก ความเร็วของการหมุนรอบตัวเอง และเกี่ยวกับชะตากรรมของดาวนิวตรอนในอนาคต ด้วยการเฝ้าสังเกตพฤติกรรมของพัลซาร์อย่างต่อเนื่อง เราสามารถระบุได้แน่ชัดว่ามันสูญเสียพลังงานไปเท่าใด ช้าลงเท่าใด และแม้ว่ามันจะหยุดอยู่ก็ตาม โดยช้าลงมากพอที่จะไม่สามารถปล่อยคลื่นวิทยุที่ทรงพลังได้ การศึกษาเหล่านี้ยืนยันการคาดการณ์ทางทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับดาวนิวตรอน

ในปี 1968 พัลซาร์ที่มีรอบการหมุน 0.033 วินาทีถึง 2 วินาทีถูกค้นพบ ความถี่ของพัลซาร์คลื่นวิทยุได้รับการบำรุงรักษาด้วยความแม่นยำที่น่าทึ่ง และในตอนแรก ความเสถียรของสัญญาณเหล่านี้สูงกว่านาฬิกาอะตอมของโลก ถึงกระนั้น ด้วยความก้าวหน้าในด้านการวัดเวลาของพัลซาร์หลายดวง ทำให้สามารถบันทึกการเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาปกติได้ แน่นอน สิ่งเหล่านี้เป็นการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยมาก และมีเพียงเวลาหลายล้านปีเท่านั้นที่เราสามารถคาดหวังได้ว่าระยะเวลาจะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า อัตราส่วนของอัตราการหมุนรอบปัจจุบันต่อการชะลอการหมุนเป็นวิธีหนึ่งในการประมาณอายุของพัลซาร์ แม้ว่าสัญญาณวิทยุจะมีความเสถียรอย่างน่าอัศจรรย์ แต่บางครั้งพัลซาร์บางดวงก็พบกับสิ่งที่เรียกว่า "การรบกวน" สำหรับช่วงเวลาที่สั้นมาก (น้อยกว่า 2 นาที) ความเร็วในการหมุนของพัลซาร์จะเพิ่มขึ้นเป็นจำนวนมาก และหลังจากนั้นระยะหนึ่งจะกลับไปเป็นค่าที่อยู่ก่อนหน้า "การฝ่าฝืน" เชื่อกันว่า "การฝ่าฝืน" อาจเกิดจากการจัดเรียงมวลใหม่ภายในดาวนิวตรอน แต่ในกรณีใด ๆ ยังไม่ทราบกลไกที่แน่นอน

ดังนั้น พัลซาร์ Vela จึงถูก "ละเมิด" ครั้งใหญ่ประมาณทุกๆ 3 ปี และทำให้มันเป็นวัตถุที่น่าสนใจมากสำหรับการศึกษาปรากฏการณ์ดังกล่าว

แม่เหล็ก

ดาวนิวตรอนบางดวงที่เรียกว่า SGR ระเบิดซ้ำๆ ปล่อยรังสีแกมมา "อ่อน" อันทรงพลังในช่วงเวลาที่ไม่สม่ำเสมอ ปริมาณพลังงานที่ SGR ปล่อยออกมาระหว่างแสงวาบทั่วๆ ไป ซึ่งกินเวลาไม่กี่ในสิบของวินาที ดวงอาทิตย์สามารถแผ่รังสีได้เพียงตลอดทั้งปีเท่านั้น SGR ที่รู้จักสี่ตัวอยู่ภายในกาแล็กซีของเรา และมีเพียงหนึ่งเดียวเท่านั้นที่อยู่ภายนอก การระเบิดของพลังงานที่น่าทึ่งเหล่านี้อาจเกิดจากสตาร์เควก แผ่นดินไหวที่ทรงพลัง เมื่อพื้นผิวแข็งของดาวนิวตรอนถูกแยกออกจากกัน และกระแสโปรตอนที่ทรงพลังพุ่งออกมาจากภายในของพวกมัน ซึ่งจมอยู่ในสนามแม่เหล็ก ปล่อยรังสีแกมมาและ X- รังสี ดาวนิวตรอนถูกระบุว่าเป็นแหล่งของการระเบิดของรังสีแกมมาอันทรงพลังหลังจากการระเบิดของรังสีแกมมาครั้งใหญ่ในวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2522 เมื่อพลังงานจำนวนมากถูกปลดปล่อยออกมาในวินาทีแรกที่ดวงอาทิตย์เปล่งออกมาในรอบ 1,000 ปี การสังเกตการณ์ล่าสุดของดาวนิวตรอนที่ "มีกัมมันตภาพ" มากที่สุดดวงหนึ่งในปัจจุบัน ดูเหมือนจะสนับสนุนทฤษฎีที่ว่าการปะทุของรังสีแกมมาและรังสีเอกซ์ที่ทรงพลังมีสาเหตุมาจากสตาร์เควก

ในปี พ.ศ. 2541 SGR ที่รู้จักกันดีก็ตื่นขึ้นจาก "การหลับใหล" ซึ่งไม่แสดงสัญญาณของกิจกรรมมาเป็นเวลา 20 ปี และกระเซ็นพลังงานเกือบเท่าแสงวาบรังสีแกมมาในวันที่ 5 มีนาคม พ.ศ. 2522 สิ่งที่ทำให้นักวิจัยประทับใจมากที่สุดเมื่อสังเกตเหตุการณ์นี้คือความเร็วการหมุนรอบตัวเองของดาวช้าลงอย่างมาก ซึ่งบ่งชี้ถึงการทำลายล้างของมัน ในการอธิบายแสงแกมมาและเอ็กซ์เรย์ที่ทรงพลัง ได้มีการเสนอแบบจำลองของแมกนีทาร์ ซึ่งเป็นดาวนิวตรอนที่มีสนามแม่เหล็กแรงยิ่งยวด หากดาวนิวตรอนเกิดมีการหมุนเร็วมาก ผลรวมของการหมุนและการพาความร้อน ซึ่งมีบทบาทสำคัญในช่วงสองสามวินาทีแรกของการมีอยู่ของดาวนิวตรอน สามารถสร้างสนามแม่เหล็กขนาดใหญ่ผ่านกระบวนการที่ซับซ้อนซึ่งเรียกว่า “ไดนาโมแบบแอคทีฟ” (แบบเดียวกับที่สร้างสนามภายในโลกและดวงอาทิตย์) นักทฤษฎีต่างประหลาดใจที่พบว่าไดนาโมดังกล่าวซึ่งทำงานอยู่ในดาวนิวตรอนที่ร้อนระอุ สามารถสร้างสนามแม่เหล็กแรงกว่าสนามปกติของพัลซาร์ถึง 10,000 เท่า เมื่อดาวเย็นลง (หลังจาก 10 หรือ 20 วินาที) การพาความร้อนและการทำงานของไดนาโมจะหยุดลง แต่เวลานี้ก็เพียงพอสำหรับฟิลด์ที่จำเป็นที่จะปรากฏขึ้น

สนามแม่เหล็กของลูกบอลนำไฟฟ้าที่หมุนอยู่อาจไม่เสถียร และการปรับโครงสร้างของมันอย่างรุนแรงอาจมาพร้อมกับการปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล (ตัวอย่างที่ชัดเจนของความไม่เสถียรดังกล่าวคือการกลับขั้วแม่เหล็กโลกเป็นระยะ) สิ่งที่คล้ายกันนี้เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์ ในเหตุการณ์ระเบิดที่เรียกว่า "เปลวสุริยะ" ในแมกนีทาร์ พลังงานแม่เหล็กที่มีอยู่นั้นมหาศาล และพลังงานนี้ค่อนข้างเพียงพอสำหรับพลังของเปลวยักษ์เช่นวันที่ 5 มีนาคม 2522 และ 27 สิงหาคม 2541 เหตุการณ์ดังกล่าวย่อมทำให้เกิดการแยกย่อยอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้และการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของไม่เพียงแต่กระแสไฟฟ้าในปริมาตรของดาวนิวตรอนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเปลือกแข็งของมันด้วย วัตถุลึกลับอีกประเภทหนึ่งที่ปล่อยรังสีเอกซ์ทรงพลังระหว่างการระเบิดเป็นระยะๆ คือ พัลซาร์รังสีเอกซ์ที่ผิดปกติที่เรียกว่า AXP พวกมันแตกต่างจากพัลซาร์รังสีเอกซ์ทั่วไปตรงที่ปล่อยรังสีเอกซ์ในช่วงรังสีเอกซ์เท่านั้น นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า SGR และ AXP เป็นช่วงชีวิตของวัตถุประเภทเดียวกัน ได้แก่ แม่เหล็กหรือดาวนิวตรอน ซึ่งปล่อยรังสีแกมมาอ่อนๆ โดยดึงพลังงานจากสนามแม่เหล็ก และแม้ว่าแมกนีตาร์ในปัจจุบันยังคงเป็นผลิตผลทางความคิดของนักทฤษฎีและมีข้อมูลไม่เพียงพอที่จะยืนยันการมีอยู่ของมัน แต่นักดาราศาสตร์ก็ยังดื้อรั้นที่จะมองหาหลักฐานที่จำเป็น

ผู้สมัครรับเลือกตั้ง Magnetars
นักดาราศาสตร์ได้ศึกษากาแล็กซีทางช้างเผือกของเราอย่างละเอียดถี่ถ้วนจนไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายใดๆ ในการมองเห็นด้านข้างของกาแล็กซี ซึ่งเป็นการระบุตำแหน่งของดาวนิวตรอนที่น่าทึ่งที่สุดบนนั้น

นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่า AXP และ SGR เป็นเพียงสองช่วงอายุของแม่เหล็กยักษ์ดวงเดียวกับดาวนิวตรอน ในช่วง 10,000 ปีแรก แมกนีทาร์เป็นพัลซาร์ SGR ซึ่งมองเห็นได้ในแสงธรรมดาและให้รังสีเอกซ์อ่อนๆ วาบซ้ำๆ และในอีกหลายล้านปีข้างหน้า เมื่อเป็นพัลซาร์ AXP ที่ผิดปกติ มันจะหายไปจากระยะที่มองเห็นและพองขึ้น เฉพาะในรังสีเอกซ์

แม่เหล็กที่แรงที่สุด
การวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้รับจากดาวเทียม RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) ระหว่างการสังเกตการณ์ของพัลซาร์ SGR 1806-20 ที่ผิดปกติ แสดงให้เห็นว่าแหล่งกำเนิดนี้เป็นแม่เหล็กที่ทรงพลังที่สุดเท่าที่ทราบมาจนถึงปัจจุบันในจักรวาล ขนาดของสนามถูกกำหนดไม่เพียง แต่บนพื้นฐานของข้อมูลทางอ้อม (จากการชะลอตัวของพัลซาร์) แต่ยังพิจารณาโดยตรงจากการวัดความถี่การหมุนของโปรตอนในสนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอน สนามแม่เหล็กใกล้พื้นผิวของแม่เหล็กนี้ถึง 10 15 เกาส์ ตัวอย่างเช่น หากอยู่ในวงโคจรของดวงจันทร์ ผู้ให้บริการข้อมูลแม่เหล็กทั้งหมดบนโลกของเราจะถูกล้างอำนาจแม่เหล็ก จริงอยู่ เมื่อมวลของมันมีค่าประมาณเท่ากับมวลดวงอาทิตย์ สิ่งนี้ก็ไม่สำคัญอีกต่อไป เพราะแม้ว่าโลกจะไม่ได้ตกลงมาบนดาวนิวตรอนดวงนี้ มันก็ยังโคจรรอบมันอย่างบ้าคลั่ง ทำให้เกิดการปฏิวัติอย่างสมบูรณ์ในเวลาเพียง ชั่วโมง.

ไดนาโมที่ใช้งานอยู่
เราทุกคนรู้ว่าพลังงานชอบที่จะเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่ง ไฟฟ้าสามารถเปลี่ยนเป็นความร้อนได้ง่าย และพลังงานจลน์เป็นพลังงานศักย์ กระแสการพาความร้อนขนาดใหญ่ของหินหนืด พลาสมา หรือสสารนิวเคลียร์ที่นำไฟฟ้าได้ ยังสามารถแปลงพลังงานจลน์ของพวกมันให้เป็นสิ่งที่ผิดปกติได้ เช่น สนามแม่เหล็ก การเคลื่อนที่ของมวลขนาดใหญ่บนดาวที่หมุนรอบตัวเองโดยมีสนามแม่เหล็กเริ่มต้นขนาดเล็กสามารถนำไปสู่กระแสไฟฟ้าที่สร้างสนามในทิศทางเดียวกับสนามแม่เหล็กเดิม ผลที่ตามมาคือการเติบโตของสนามแม่เหล็กของวัตถุนำไฟฟ้าที่หมุนเหมือนหิมะถล่มเริ่มขึ้น ยิ่งสนามใหญ่ กระแสยิ่งใหญ่ กระแสยิ่งใหญ่ สนามยิ่งใหญ่ และทั้งหมดนี้เกิดจากการไหลเวียนของการพาความร้อนซ้ำ ๆ เนื่องจากสสารร้อนเบากว่าเย็น ดังนั้นจึงลอย

ย่านที่ไม่สงบ

หอสังเกตการณ์อวกาศจันทราที่มีชื่อเสียงได้ค้นพบวัตถุหลายร้อยชิ้น (รวมถึงในกาแลคซีอื่นๆ) ซึ่งบ่งชี้ว่าดาวนิวตรอนทุกดวงไม่ได้ถูกกำหนดให้อยู่คนเดียว วัตถุดังกล่าวเกิดในระบบดาวคู่ที่รอดชีวิตจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่สร้างดาวนิวตรอน และบางครั้งก็เกิดขึ้นที่ดาวนิวตรอนดวงเดียวในบริเวณดาวฤกษ์ที่หนาแน่น เช่น กระจุกดาวทรงกลม ในกรณีนี้ ดาวนิวตรอนจะ "ขโมย" สสารจากเพื่อนบ้าน และขึ้นอยู่กับว่าดาราจะรักษา บริษัท ของเธอไว้ได้มากเพียงใด "การขโมย" นี้จะทำให้เกิดผลที่แตกต่างกัน ก๊าซที่ไหลจากดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์บน "เศษ" เช่น ดาวนิวตรอน จะไม่สามารถตกลงมาได้ทันทีเนื่องจากโมเมนตัมเชิงมุมที่มากเกินไปของมันเอง ดังนั้นมันจึงสร้างสิ่งที่เรียกว่า ดิสก์สะสมรอบ ๆ จากสสาร "ที่ถูกขโมย" แรงเสียดทานระหว่างการหมุนรอบดาวนิวตรอนและแรงอัดในสนามโน้มถ่วงทำให้ก๊าซร้อนขึ้นถึงหลายล้านองศา และเริ่มปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา ปรากฏการณ์ที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับดาวนิวตรอนที่มีดาวฤกษ์มวลต่ำก็คือการระเบิดของรังสีเอกซ์ (ระเบิด) โดยปกติแล้วแสงจะคงอยู่ตั้งแต่ไม่กี่วินาทีจนถึงหลายนาที และที่ระดับสูงสุดจะทำให้ดาวมีความสว่างเกือบ 100,000 เท่าของดวงอาทิตย์

การปะทุเหล่านี้อธิบายได้ด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อไฮโดรเจนและฮีเลียมถูกถ่ายโอนไปยังดาวนิวตรอนจากดาวข้างเคียง พวกมันก่อตัวเป็นชั้นหนาแน่น ชั้นนี้จะค่อยๆ หนาแน่นและร้อนขึ้นจนเริ่มเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชันและปล่อยพลังงานจำนวนมากออกมา ในแง่ของพลังงาน นี่เทียบเท่ากับการระเบิดของคลังแสงนิวเคลียร์ทั้งหมดของมนุษย์โลกในทุกตารางเซนติเมตรของพื้นผิวของดาวนิวตรอนภายในหนึ่งนาที จะสังเกตเห็นภาพที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงหากดาวนิวตรอนมีดาวฤกษ์มวลมาก ดาวฤกษ์ยักษ์สูญเสียสสารไปในรูปของลมดาวฤกษ์ (กระแสของก๊าซไอออไนซ์ที่พุ่งออกมาจากพื้นผิวของมัน) และแรงโน้มถ่วงมหาศาลของดาวนิวตรอนก็จับสสารบางส่วนนี้ไว้เพื่อตัวมันเอง แต่นี่คือจุดที่สนามแม่เหล็กเข้ามามีบทบาท ทำให้สสารที่ตกลงมาไหลไปตามเส้นแรงไปยังขั้วแม่เหล็ก

ซึ่งหมายความว่ารังสีเอกซ์ส่วนใหญ่ถูกสร้างขึ้นที่จุดร้อนที่ขั้วโลก และถ้าแกนแม่เหล็กและแกนหมุนของดาวฤกษ์ไม่ตรงกัน ความสว่างของดาวก็จะแปรผัน ซึ่งก็คือพัลซาร์ด้วย แต่เอกซเรย์เท่านั้น ดาวนิวตรอนในพัลซาร์รังสีเอกซ์มีดาวยักษ์สว่างเป็นเพื่อน ในการระเบิด ดาวนิวตรอนที่เป็นดาวฤกษ์มวลน้อยมีความสว่างน้อย อายุของดาวยักษ์สว่างไม่เกินสองสามสิบล้านปี ในขณะที่อายุของดาวแคระจางๆ อาจอยู่ที่หลายพันล้านปี เนื่องจากดาวดวงแรกใช้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์เร็วกว่าดาวฤกษ์มาก มันตามมาว่าระเบิดเป็นระบบเก่าที่สนามแม่เหล็กอ่อนลงเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะที่พัลซาร์มีอายุค่อนข้างน้อย ดังนั้นสนามแม่เหล็กในพวกมันจึงแข็งแกร่งกว่า บางทีระเบิดครั้งหนึ่งเคยเต้นเป็นจังหวะในอดีต และพัลซาร์ยังไม่ลุกเป็นไฟในอนาคต

พัลซาร์ที่มีช่วงเวลาที่สั้นที่สุด (น้อยกว่า 30 มิลลิวินาที) หรือที่เรียกว่าพัลซาร์มิลลิวินาที ยังเกี่ยวข้องกับระบบเลขฐานสองอีกด้วย แม้ว่าพวกเขาจะหมุนเวียนอย่างรวดเร็ว แต่พวกเขาก็ไม่ใช่น้องเล็กอย่างที่ใคร ๆ คาดไว้ แต่อายุมากที่สุด

เกิดขึ้นจากระบบดาวคู่ ซึ่งดาวนิวตรอนเก่าที่หมุนรอบตัวเองช้าๆ เริ่มดูดซับสสารจากดาวคู่ที่อายุมากแล้ว (โดยปกติจะเป็นดาวยักษ์แดง) เมื่อตกลงสู่พื้นผิวของดาวนิวตรอน สสารจะถ่ายโอนพลังงานการหมุนไปยังมัน ทำให้มันหมุนเร็วขึ้นและเร็วขึ้น สิ่งนี้เกิดขึ้นจนกระทั่งดาวนิวตรอนที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งเกือบจะเป็นอิสระจากมวลส่วนเกินกลายเป็นดาวแคระขาว และพัลซาร์มีชีวิตขึ้นมาและเริ่มหมุนด้วยความเร็วหลายร้อยรอบต่อวินาที อย่างไรก็ตาม เมื่อเร็วๆ นี้ นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบระบบที่ผิดปกติอย่างมาก ซึ่งดาวคู่หูของพัลซาร์ระดับมิลลิวินาทีไม่ใช่ดาวแคระขาว แต่เป็นดาวฤกษ์สีแดงขนาดมหึมา นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าพวกเขากำลังเฝ้าสังเกตระบบดาวคู่นี้อยู่ในระยะของการ "ปลดปล่อย" ดาวแดงจากน้ำหนักส่วนเกินและการกลายร่างเป็นดาวแคระขาว หากสมมติฐานนี้ผิด ดาวฤกษ์ข้างเคียงอาจเป็นดาวฤกษ์กระจุกดาวทรงกลมธรรมดาที่ถูกพัลซาร์จับไว้โดยไม่ได้ตั้งใจ ดาวนิวตรอนเกือบทั้งหมดที่รู้จักกันในปัจจุบันถูกพบในเอกซ์เรย์ไบนารีหรือในพัลซาร์เดี่ยว

และเมื่อไม่นานมานี้ ฮับเบิลสังเกตเห็นดาวนิวตรอนด้วยแสงที่ตามองเห็น ซึ่งไม่ใช่ส่วนประกอบของระบบดาวคู่ และไม่เต้นเป็นจังหวะในช่วงรังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุ นี่เป็นโอกาสพิเศษในการระบุขนาดของมันอย่างแม่นยำและปรับความเข้าใจเกี่ยวกับองค์ประกอบและโครงสร้างของดาวที่ถูกเผาไหม้และถูกบีบอัดด้วยแรงโน้มถ่วงที่แปลกประหลาดนี้ ดาวดวงนี้ถูกค้นพบเป็นครั้งแรกในฐานะแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ และเปล่งแสงออกมาในช่วงนี้ ไม่ใช่เพราะมันสะสมก๊าซไฮโดรเจนในขณะที่มันเคลื่อนที่ผ่านอวกาศ แต่เป็นเพราะมันยังอายุน้อย บางทีมันอาจเป็นเศษซากของดาวดวงใดดวงหนึ่งในระบบดาวคู่ ผลจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา ระบบดาวคู่นี้พังทลายลง และอดีตเพื่อนบ้านเริ่มเดินทางอย่างอิสระผ่านจักรวาล

ลูกกินดาว
เมื่อก้อนหินตกลงสู่พื้น ดาวฤกษ์ขนาดใหญ่จึงปล่อยมวลของมันทีละน้อย ค่อยๆ เคลื่อนไปยังเพื่อนบ้านที่มีขนาดเล็กและห่างไกล ซึ่งมีสนามโน้มถ่วงขนาดใหญ่อยู่ใกล้พื้นผิวของมัน หากดวงดาวไม่หมุนรอบจุดศูนย์ถ่วงเดียวกัน กระแสก๊าซก็จะไหลเข้าสู่ดาวนิวตรอนขนาดเล็กได้เหมือนกระแสน้ำจากเหยือก แต่เนื่องจากดวงดาวโคจรเป็นวงกลม สสารที่ร่วงลงมาก่อนที่จะถึงพื้นผิวจะต้องสูญเสียโมเมนตัมเชิงมุมส่วนใหญ่ไป และที่นี่ แรงเสียดทานร่วมกันของอนุภาคที่เคลื่อนที่ไปตามวิถีโคจรต่างๆ และอันตรกิริยาของพลาสมาที่แตกตัวเป็นไอออนก่อตัวเป็นจานสะสมมวลกับสนามแม่เหล็กของพัลซาร์ช่วยให้กระบวนการตกของสสารจบลงด้วยการชนกับพื้นผิวของดาวนิวตรอนได้สำเร็จ บริเวณขั้วแม่เหล็กของมัน

ไขปริศนา 4U2127
ดาวดวงนี้หลอกนักดาราศาสตร์มากว่า 10 ปีแล้ว โดยแสดงความแปรปรวนช้าอย่างน่าประหลาดในพารามิเตอร์ต่างๆ และสว่างวาบแตกต่างกันไปในแต่ละครั้ง มีเพียงการวิจัยล่าสุดจากหอสังเกตการณ์อวกาศจันทราเท่านั้นที่ทำให้สามารถคลี่คลายพฤติกรรมลึกลับของวัตถุนี้ได้ ปรากฎว่านี่ไม่ใช่หนึ่งดวง แต่เป็นดาวนิวตรอนสองดวง ยิ่งไปกว่านั้น ทั้งคู่ยังมีดาวฤกษ์ดวงหนึ่งซึ่งคล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา ส่วนอีกดวงหนึ่งเป็นเพื่อนบ้านสีน้ำเงินขนาดเล็ก เชิงพื้นที่ ดาวฤกษ์คู่นี้อยู่ห่างกันพอสมควรและมีชีวิตที่เป็นอิสระ แต่บนทรงกลมของดาวฤกษ์ พวกมันถูกฉายไปเกือบถึงจุดหนึ่ง ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมพวกมันจึงถูกพิจารณาว่าเป็นวัตถุชิ้นเดียวมาเป็นเวลานาน ดาวทั้งสี่ดวงนี้อยู่ในกระจุกดาวทรงกลม M15 ที่ระยะทาง 34,000 ปีแสง

เปิดคำถาม

โดยรวมแล้ว นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบดาวนิวตรอนแล้วประมาณ 1,200 ดวงจนถึงปัจจุบัน ในจำนวนนี้ มากกว่า 1,000 ดวงเป็นพัลซาร์วิทยุ และที่เหลือเป็นเพียงแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาของการวิจัย นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าดาวนิวตรอนเป็นแหล่งกำเนิดที่แท้จริง บางดวงสว่างและสงบมาก บางดวงลุกเป็นไฟและเปลี่ยนแปลงเป็นระยะเมื่อเกิดแผ่นดินไหว และบางดวงอยู่ในระบบเลขฐานสอง ดาวฤกษ์เหล่านี้เป็นหนึ่งในวัตถุทางดาราศาสตร์ที่ลึกลับและเข้าใจยากที่สุด โดยผสมผสานระหว่างแรงโน้มถ่วงและสนามแม่เหล็กที่แรงที่สุด ตลอดจนความหนาแน่นและพลังงานที่สูงมาก และการค้นพบใหม่แต่ละครั้งจากชีวิตที่ปั่นป่วนของพวกเขาจะให้ข้อมูลเฉพาะแก่นักวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นสำหรับการทำความเข้าใจธรรมชาติของสสารและวิวัฒนาการของเอกภพ

มาตรฐานสากล
เป็นการยากมากที่จะส่งบางสิ่งออกไปนอกระบบสุริยะ ดังนั้น เมื่อรวมกับยานอวกาศไพโอเนียร์-10 และ -11 ซึ่งไปที่นั่นเมื่อ 30 ปีที่แล้ว มนุษย์โลกก็ส่งข้อความถึงพี่น้องของพวกเขาในใจเช่นกัน ในการวาดบางสิ่งที่จิตใจต่างดาวจะเข้าใจได้ งานนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ยิ่งกว่านั้น จำเป็นต้องระบุที่อยู่ผู้ส่งและวันที่ส่งจดหมาย... ระบุสถานที่และเวลาที่ส่งข้อความ มีความคิดสร้างสรรค์ รังสีที่ไม่ต่อเนื่องที่มีความยาวต่างๆ กัน ซึ่งส่องออกมาจากจุดที่เป็นสัญลักษณ์ของดวงอาทิตย์ ระบุทิศทางและระยะทางไปยังพัลซาร์ที่อยู่ใกล้โลกที่สุด และความไม่ต่อเนื่องของเส้นนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าการกำหนดเลขฐานสองของช่วงเวลาของการปฏิวัติ ลำแสงที่ยาวที่สุดชี้ไปยังใจกลางดาราจักรของเรา นั่นคือทางช้างเผือก ความถี่ของสัญญาณวิทยุที่ปล่อยออกมาจากอะตอมไฮโดรเจนเมื่อเปลี่ยนการวางแนวร่วมกันของสปิน (ทิศทางการหมุน) ของโปรตอนและอิเล็กตรอนถือเป็นหน่วยของเวลาในข้อความ

21 ซม. หรือ 1420 เมกะเฮิรตซ์ที่มีชื่อเสียงควรเป็นที่รู้จักของสิ่งมีชีวิตที่ชาญฉลาดทุกคนในจักรวาล ตามจุดสังเกตเหล่านี้ซึ่งชี้ไปที่ "สัญญาณวิทยุ" ของเอกภพ จะสามารถพบมนุษย์ดินได้แม้เวลาผ่านไปหลายล้านปี และโดยการเปรียบเทียบความถี่ที่บันทึกไว้ของพัลซาร์กับปัจจุบัน จะสามารถประเมินได้เมื่อ ชายหญิงคู่นี้อวยพรยานอวกาศลำแรกที่ออกจากระบบสุริยะ

นิโคไล อันเดรเยฟ

เกิดขึ้นหลังจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา

นี่คือพระอาทิตย์ตกแห่งชีวิตของดวงดาว แรงโน้มถ่วงของมันแรงมากจนเหวี่ยงอิเล็กตรอนออกจากวงโคจรของอะตอม เปลี่ยนเป็นนิวตรอน

เมื่อเธอสูญเสียแรงพยุงจากภายใน เธอล้มลง และสิ่งนี้นำไปสู่ การระเบิดของซูเปอร์โนวา.

ซากศพนี้กลายเป็นดาวนิวตรอนซึ่งมีมวล 1.4 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ และมีรัศมีเกือบเท่ากับรัศมีของแมนฮัตตันในสหรัฐอเมริกา

น้ำหนักของก้อนน้ำตาลที่มีความหนาแน่นเท่ากับดาวนิวตรอนคือ...

ตัวอย่างเช่นถ้าเราเอาน้ำตาลที่มีปริมาตร 1 ซม. 3 และจินตนาการว่ามันทำจาก เรื่องของดาวนิวตรอนจากนั้นมวลของมันจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งพันล้านตัน ซึ่งเท่ากับมวลของเรือบรรทุกเครื่องบินประมาณ 8,000 ลำ วัตถุขนาดเล็กด้วย ความหนาแน่นที่เหลือเชื่อ!

ดาวนิวตรอนเกิดใหม่มีความเร็วในการหมุนรอบตัวเองสูง เมื่อดาวฤกษ์มวลมากกลายเป็นดาวนิวตรอน ความเร็วในการหมุนรอบตัวเองจะเปลี่ยนไป

ดาวนิวตรอนที่หมุนอยู่เป็นเครื่องกำเนิดไฟฟ้าตามธรรมชาติ การหมุนของมันสร้างสนามแม่เหล็กอันทรงพลัง พลังแม่เหล็กมหาศาลนี้จับอิเล็กตรอนและอนุภาคอื่นๆ ของอะตอม และส่งพวกมันลึกเข้าไปในจักรวาลด้วยความเร็วมหาศาล อนุภาคที่มีความเร็วสูงมีแนวโน้มที่จะแผ่รังสีออกมา การกะพริบที่เราสังเกตเห็นในดาวพัลซาร์คือการแผ่รังสีของอนุภาคเหล่านี้แต่เราสังเกตเห็นได้ก็ต่อเมื่อมีการแผ่รังสีของมันมาทางเราเท่านั้น

ดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเองคือพัลซาร์ ซึ่งเป็นวัตถุแปลกใหม่ที่ปรากฏขึ้นหลังจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา นี่คือจุดจบของชีวิตของเธอ

ความหนาแน่นของดาวนิวตรอนมีการกระจายต่างกัน พวกมันมีเปลือกที่หนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ แต่แรงภายในดาวนิวตรอนสามารถทะลุผ่านเปลือกโลกได้ และเมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น ดาวฤกษ์จะปรับตำแหน่ง ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนรอบการหมุนของมัน สิ่งนี้เรียกว่า: เปลือกแตก เกิดการระเบิดบนดาวนิวตรอน

บทความ

ดาวนิวตรอน
ดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอน - ดาวฤกษ์ที่มีความหนาแน่นสูงก่อตัวขึ้นจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวา สสารของดาวนิวตรอนประกอบด้วยนิวตรอนเป็นส่วนใหญ่
ดาวนิวตรอนมีความหนาแน่นของนิวเคลียส (10 14 -10 15 g/cm 3) และมีรัศมีปกติ 10-20 กม. การหดตัวด้วยแรงโน้มถ่วงเพิ่มเติมของดาวนิวตรอนถูกขัดขวางโดยแรงกดดันของสสารนิวเคลียร์ ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากอันตรกิริยาของนิวตรอน ความดันของก๊าซนิวตรอนที่มีความหนาแน่นมากขึ้นนี้สามารถรักษามวลได้ถึง 3M จากการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วง ดังนั้น มวลของดาวนิวตรอนจึงแปรผันภายใน (1.4-3)M

ข้าว. 1. ภาพตัดขวางของดาวนิวตรอนที่มีมวล 1.5M และรัศมี R = 16 กม. ความหนาแน่น ρ กำหนดเป็น g/cm 3 ในส่วนต่างๆ ของดาวฤกษ์

นิวตริโนเกิดขึ้นในช่วงเวลาของการล่มสลายของซุปเปอร์โนวา ทำให้ดาวนิวตรอนเย็นลงอย่างรวดเร็ว อุณหภูมิของมันคาดว่าจะลดลงจาก 10 11 ถึง 10 9 K ในเวลาประมาณ 100 วินาที นอกจากนี้อัตราการระบายความร้อนจะลดลง อย่างไรก็ตาม มันสูงในระดับจักรวาล อุณหภูมิที่ลดลงจาก 10 9 เป็น 10 8 K เกิดขึ้นใน 100 ปีและถึง 10 6 K ในหนึ่งล้านปี
มี ≈ 1200 วัตถุที่รู้จักซึ่งจัดอยู่ในประเภทดาวนิวตรอน ประมาณ 1,000 แห่งอยู่ในกาแลคซีของเรา โครงสร้างของดาวนิวตรอนที่มีมวล 1.5M และรัศมี 16 กม. แสดงไว้ในรูปที่ 1: I คือชั้นนอกบางๆ ของอะตอมที่อัดแน่น ภูมิภาค II เป็นตาข่ายคริสตัลของนิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนที่เสื่อมสภาพ Region III เป็นชั้นของแข็งของนิวเคลียสของอะตอมที่อิ่มตัวด้วยนิวตรอน IV - แกนของเหลวประกอบด้วยนิวตรอนที่เสื่อมสภาพเป็นส่วนใหญ่ Region V ก่อตัวเป็นแกนกลางของฮาดรอนิกของดาวนิวตรอน นอกจากนิวคลีออนแล้ว ยังประกอบด้วย pions และ hyperons ในส่วนนี้ของดาวนิวตรอน การเปลี่ยนแปลงของของเหลวนิวตรอนไปสู่สถานะผลึกของแข็ง การปรากฏตัวของไพออนคอนเดนเสท และการก่อตัวของควาร์ก-กลูออนและไฮเปอร์ออนพลาสมาเป็นไปได้ ขณะนี้มีการระบุรายละเอียดของโครงสร้างของดาวนิวตรอน
เป็นการยากที่จะตรวจจับดาวนิวตรอนด้วยวิธีทางแสง เนื่องจากมีขนาดเล็กและมีความส่องสว่างต่ำ ในปี พ.ศ. 2510 E. Hewish และ J. Bell (มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์) ได้ค้นพบแหล่งกำเนิดคลื่นวิทยุในจักรวาล - พัลซาร์ ช่วงเวลาการเกิดซ้ำของคลื่นวิทยุของพัลซาร์นั้นคงที่อย่างเคร่งครัด และสำหรับพัลซาร์ส่วนใหญ่จะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 -2 ถึงหลายวินาที พัลซาร์กำลังหมุนดาวนิวตรอน วัตถุขนาดกะทัดรัดที่มีคุณสมบัติเหมือนดาวนิวตรอนเท่านั้นที่สามารถคงรูปร่างไว้ได้โดยไม่ยุบตัวด้วยความเร็วรอบดังกล่าว การอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมและสนามแม่เหล็กระหว่างการยุบตัวของซุปเปอร์โนวาและการก่อตัวของดาวนิวตรอนนำไปสู่การกำเนิดของพัลซาร์ที่หมุนอย่างรวดเร็วซึ่งมีสนามแม่เหล็กแรงมากขนาด 10 10 –10 14 G สนามแม่เหล็กหมุนรอบดาวนิวตรอน แต่แกนของสนามแม่เหล็กนี้ไม่ตรงกับแกนหมุนของดาว ด้วยการหมุนดังกล่าว การแผ่คลื่นวิทยุของดาวฤกษ์จะเคลื่อนผ่านโลกเหมือนลำแสงสัญญาณ แต่ละครั้งที่ลำแสงตัดผ่านโลกและกระทบผู้สังเกตการณ์บนโลก กล้องโทรทรรศน์วิทยุจะตรวจจับการปล่อยคลื่นวิทยุเป็นจังหวะสั้นๆ ความถี่ของการทำซ้ำนั้นสอดคล้องกับระยะเวลาการหมุนรอบตัวเองของดาวนิวตรอน การแผ่รังสีของดาวนิวตรอนเกิดขึ้นเนื่องจากอนุภาคมีประจุ (อิเล็กตรอน) จากพื้นผิวของดาวเคลื่อนที่ออกไปตามแนวสนามแม่เหล็ก ปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา นี่คือกลไกการปล่อยคลื่นวิทยุของพัลซาร์ ซึ่งเสนอครั้งแรกโดย

ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 1.5-3 เท่า จะไม่สามารถหยุดการหดตัวในระยะที่เป็นดาวแคระขาวได้เมื่อสิ้นอายุขัย แรงโน้มถ่วงที่ทรงพลังจะบีบอัดพวกมันให้มีความหนาแน่นจนเกิดการ "ทำให้เป็นกลาง" ของสสาร: ปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับโปรตอนจะนำไปสู่ความจริงที่ว่ามวลเกือบทั้งหมดของดาวจะบรรจุอยู่ในนิวตรอน ก่อตัวขึ้น ดาวนิวตรอน. ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุดสามารถเปลี่ยนเป็นนิวตรอนได้หลังจากที่พวกมันระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา

แนวคิดเกี่ยวกับดาวนิวตรอน

แนวคิดของดาวนิวตรอนไม่ใช่เรื่องใหม่: คำแนะนำแรกเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการดำรงอยู่ของพวกมันเกิดขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ที่มีพรสวรรค์ Fritz Zwicky และ Walter Baarde จากแคลิฟอร์เนียในปี 1934 (ค่อนข้างก่อนหน้านี้ในปี 1932 ความเป็นไปได้ของการมีอยู่ของดาวนิวตรอนได้รับการทำนายโดยนักวิทยาศาสตร์โซเวียตชื่อดัง แอล. ดี. แลนเดา) ในช่วงปลายทศวรรษ 1930 มันกลายเป็นหัวข้อของการวิจัยโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันคนอื่นๆ ออพเพนไฮเมอร์และโวลคอฟ ความสนใจของนักฟิสิกส์เหล่านี้ในปัญหานี้เกิดจากความปรารถนาที่จะกำหนดขั้นตอนสุดท้ายของวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีกำลังหดตัวมาก เนื่องจากมีการเปิดเผยบทบาทและความสำคัญของซูเปอร์โนวาในช่วงเวลาเดียวกัน จึงเสนอว่าดาวนิวตรอนอาจเป็นเศษที่เหลือจากการระเบิดของซูเปอร์โนวา โชคไม่ดีที่เมื่อเกิดสงครามโลกครั้งที่ 2 ความสนใจของนักวิทยาศาสตร์เปลี่ยนไปเป็นความต้องการทางการทหาร และการศึกษาโดยละเอียดเกี่ยวกับวัตถุใหม่และลึกลับสูงเหล่านี้ก็ถูกระงับไป จากนั้น ในช่วงทศวรรษที่ 50 การศึกษาดาวนิวตรอนได้กลับมาดำเนินการต่อในทางทฤษฎีเท่านั้น เพื่อพิสูจน์ว่าสิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับปัญหาการผลิตองค์ประกอบทางเคมีในบริเวณใจกลางของดาวหรือไม่
ยังคงเป็นวัตถุทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์เพียงชิ้นเดียวที่มีการทำนายการดำรงอยู่และคุณสมบัติมานานก่อนการค้นพบ

ในช่วงต้นทศวรรษ 1960 การค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์คอสมิกสนับสนุนผู้ที่ถือว่าดาวนิวตรอนเป็นแหล่งรังสีเอกซ์ที่เป็นไปได้อย่างมาก ภายในสิ้นปี พ.ศ. 2510 มีการค้นพบวัตถุท้องฟ้าประเภทใหม่ พัลซาร์ ซึ่งทำให้นักวิทยาศาสตร์สับสน การค้นพบนี้เป็นการพัฒนาที่สำคัญที่สุดในการศึกษาดาวนิวตรอน เนื่องจากทำให้เกิดคำถามอีกครั้งเกี่ยวกับต้นกำเนิดของรังสีเอกซ์ เมื่อพูดถึงดาวนิวตรอน ควรคำนึงถึงลักษณะทางกายภาพของดาวนิวตรอนที่ถูกสร้างขึ้นในทางทฤษฎีและเป็นเพียงสมมติฐาน เนื่องจากสภาพทางกายภาพที่มีอยู่ในวัตถุเหล่านี้ไม่สามารถทำซ้ำได้ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ

คุณสมบัติของดาวนิวตรอน

แรงโน้มถ่วงมีบทบาทสำคัญในคุณสมบัติของดาวนิวตรอน จากการประมาณการต่างๆ เส้นผ่านศูนย์กลางของดาวนิวตรอนอยู่ที่ 10-200 กม. และปริมาตรนี้ซึ่งไม่มีนัยสำคัญตามแนวคิดของอวกาศนั้น "เต็มไปด้วย" ปริมาณของสสารที่สามารถประกอบเป็นเทห์ฟากฟ้าที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ โดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.5 ล้านกม. และมีมวลเกือบหนึ่งในสามของล้าน หนักกว่าโลกหลายเท่า! ผลที่ตามมาตามธรรมชาติของความเข้มข้นของสสารนี้คือความหนาแน่นของดาวนิวตรอนที่สูงอย่างไม่น่าเชื่อ ในความเป็นจริงมันหนาแน่นมากจนสามารถเป็นของแข็งได้ แรงโน้มถ่วงของดาวนิวตรอนนั้นยิ่งใหญ่มากจนคนที่นั่นจะมีน้ำหนักประมาณหนึ่งล้านตัน การคำนวณแสดงว่าดาวนิวตรอนถูกทำให้เป็นแม่เหล็กสูง จากการประมาณการ สนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอนสามารถสูงถึง 1 ล้านกม. ล้านเกาส์ ขณะที่บนโลกคือ 1 เกาส์ รัศมีของดาวนิวตรอนถ่ายได้ประมาณ 15 กม. และมีมวลประมาณ 0.6 - 0.7 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ชั้นนอกเป็นแมกนีโตสเฟียร์ซึ่งประกอบด้วยอิเล็กตรอนที่หายากและพลาสมานิวเคลียร์ ซึ่งถูกสนามแม่เหล็กอันทรงพลังของดาวทะลุทะลวง ที่นี่เป็นที่กำเนิดสัญญาณวิทยุที่เป็นจุดเด่นของพัลซาร์ อนุภาคที่มีประจุเร็วมาก เคลื่อนที่เป็นเกลียวตามแนวเส้นสนามแม่เหล็ก ก่อให้เกิดรังสีชนิดต่างๆ ในบางกรณี การแผ่รังสีเกิดขึ้นในช่วงคลื่นวิทยุของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ในกรณีอื่นๆ - การแผ่รังสีที่ความถี่สูง

ความหนาแน่นของดาวนิวตรอน

เกือบจะในทันทีใต้สนามแม่เหล็ก ความหนาแน่นของสสารถึง 1 t/cm3 ซึ่งมากกว่าความหนาแน่นของเหล็ก 100,000 เท่า ชั้นนอกถัดไปมีลักษณะเป็นโลหะ ชั้นของสสาร "แข็งยิ่งยวด" นี้อยู่ในรูปผลึก คริสตัลประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมที่มีมวลอะตอม 26 - 39 และ 58 - 133 คริสตัลเหล่านี้มีขนาดเล็กมาก เพื่อให้ครอบคลุมระยะ 1 ซม. คุณต้องเรียงคริสตัลประมาณ 10 พันล้านชิ้นในหนึ่งแถว ความหนาแน่นในชั้นนี้สูงกว่าชั้นนอกมากกว่า 1 ล้านเท่า หรือสูงกว่าความหนาแน่นของเหล็กถึง 400 พันล้านเท่า
ข้ามชั้นที่สามไปยังใจกลางของดาว ประกอบด้วยบริเวณที่มีนิวเคลียสหนัก เช่น แคดเมียม แต่ยังอุดมไปด้วยนิวตรอนและอิเล็กตรอนอีกด้วย ความหนาแน่นของชั้นที่สามมากกว่าชั้นก่อนหน้า 1,000 เท่า เมื่อเจาะลึกเข้าไปในดาวนิวตรอนเราไปถึงชั้นที่สี่ในขณะที่ความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเล็กน้อย - ประมาณห้าครั้ง อย่างไรก็ตาม ด้วยความหนาแน่นเช่นนี้ นิวเคลียสจึงไม่สามารถรักษาความสมบูรณ์ทางกายภาพได้อีกต่อไป พวกมันสลายตัวเป็นนิวตรอน โปรตอน และอิเล็กตรอน สสารส่วนใหญ่อยู่ในรูปของนิวตรอน มีนิวตรอน 8 ตัวสำหรับอิเล็กตรอนและโปรตอนทุกตัว โดยพื้นฐานแล้วชั้นนี้ถือได้ว่าเป็นของเหลวนิวตรอนที่ "ปนเปื้อน" โดยอิเล็กตรอนและโปรตอน ใต้ชั้นนี้เป็นแกนกลางของดาวนิวตรอน ที่นี่มีความหนาแน่นมากกว่าในชั้นที่วางอยู่ประมาณ 1.5 เท่า ถึงกระนั้น ความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยนี้ทำให้อนุภาคในแกนกลางเคลื่อนที่ได้เร็วกว่าในชั้นอื่นๆ พลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของนิวตรอนที่ผสมกับโปรตอนและอิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อยนั้นยิ่งใหญ่มากจนเกิดการชนกันแบบไม่ยืดหยุ่นของอนุภาคอย่างต่อเนื่อง ในกระบวนการชน อนุภาคและเสียงสะท้อนทั้งหมดที่รู้จักกันในฟิสิกส์นิวเคลียร์ถือกำเนิดขึ้น ซึ่งมีมากกว่าหนึ่งพัน ในทุกโอกาส มีอนุภาคจำนวนมากที่เราไม่รู้จัก

อุณหภูมิของดาวนิวตรอน

อุณหภูมิของดาวนิวตรอนค่อนข้างสูง สิ่งนี้เป็นสิ่งที่คาดหวังได้เนื่องจากเกิดขึ้นได้อย่างไร ในช่วง 10 - 100,000 ปีแรกของการมีอยู่ของดาวฤกษ์ อุณหภูมิของแกนกลางจะลดลงถึงหลายร้อยล้านองศา จากนั้นเข้าสู่ช่วงใหม่ ที่อุณหภูมิของแกนกลางของดาวลดลงอย่างช้าๆ เนื่องจากการปล่อยรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า