Neutronitähdet ja pulsaarit: luominen ja ominaisuudet

Mitä tapahtuu, kun jättilähetähti räjähtää? He luovat supernovat, jotka ovat joitain dynaamisimmista tapahtumista universumi. Nämä tähtien hajoamiset aiheuttavat niin voimakkaita räjähdyksiä, että niiden lähettämä valo voi alkaa kokonaan galaksit. Ne luovat kuitenkin jäännöksestä myös paljon ohuempia: neutronitähtiä.

Neutronitähti on todella tiheä, kompakti neutronien pallo. Joten miten massiivinen tähti siirtyy paistavasta esineestä värisevään, erittäin magneettiseen ja tiheään neutronitähtiin? Kaikki riippuu siitä, kuinka tähdet elävät.

Tähdet viettävät suurimman osan elämästään ns pääsekvenssi. Pääsekvenssi alkaa, kun tähti syttyy ydinfuusion ytimessään. Se loppuu, kun tähti on kuluttanut vedyn ytimessään ja alkaa sulata raskaampia elementtejä.

Kun tähti poistuu pääsekvenssistä, se seuraa tiettyä polkua, jonka sen massa on ennalta määrännyt. Massa on tähtiä sisältävän materiaalin määrä. Tähdet, joilla on enemmän kuin kahdeksan aurinkopainoa (yksi aurinkopaino vastaa aurinkomme massaa) poistuvat pääjärjestyksestä ja käyvät läpi useita vaiheita, kun ne jatkavat elementtien sulaketta jopa rauta.

Kun fuusio lakkaa tähden ytimessä, se alkaa supistua tai pudota itsestään ulkokerrosten valtavan painovoiman vuoksi. Tähteen ulompi osa "putoaa" ytimeen ja palaa takaisin muodostaen massiivisen räjähdyksen, jota kutsutaan tyypin II supernovaksi. Itse ytimen massasta riippuen siitä tulee joko neutronitähti tai musta reikä.

Jos ytimen massa on välillä 1,4 - 3,0 aurinkoista massaa, ytimestä tulee vain neutronitähti. Ytimen protonit törmäävät erittäin korkean energian elektroneihin ja luovat neutroneja. Ydin jäykistyy ja lähettää iskuaallot siihen putoavan materiaalin läpi. Tähteen ulkomateriaali johdetaan sitten ympäröivään väliaineeseen muodostaen supernoovan. Jos jäännösydinmateriaali on suurempi kuin kolme aurinkoa, on suuri mahdollisuus, että se jatkaa puristumista, kunnes se muodostaa mustan aukon.

Neutronitähtiä on vaikea tutkia ja ymmärtää. Ne lähettävät valoa laajassa osassa sähkömagneettista spektriä - valon eri aallonpituuksia - ja näyttävät vaihtelevan melko vähän tähtiä tähtiin. Se tosiasia, että jokaisella neutronitähdellä näyttää olevan erilaisia ​​ominaisuuksia, voi kuitenkin auttaa tähtitieteilijöitä ymmärtämään, mikä heitä ajaa.

Ehkä suurin este neutronitähtien tutkimiselle on se, että ne ovat uskomattoman tiheitä, niin tiheitä, että 14 unssin tölkeä neutronitähtimateriaalia olisi yhtä paljon massaa kuin kuutamme. Astronomeilla ei ole mitään tapaa mallintaa tällaista tiheyttä täällä maan päällä. Siksi on vaikea ymmärtää fysiikka mitä tapahtuu. Siksi näiden tähden valon tutkiminen on niin tärkeää, koska se antaa meille vihjeitä tähden sisällä tapahtuvasta.

Jotkut tutkijat väittävät, että ytimiä hallitsee ilmaisten kvarkkien yhdistelmä - keskeiset rakennuspalikat asia. Toiset väittävät, että ytimet ovat täynnä jonkin tyyppisillä eksoottisilla hiukkasilla, kuten pioneilla.

Neutronitähteillä on myös voimakkaita magneettikenttiä. Ja juuri nämä kentät ovat osittain vastuussa röntgensäteiden ja gammasäteet jotka nähdään näistä esineistä. Kun elektronit kiihtyvät säteilevänsä magneettikenttäviivojen ympärillä ja pitkin säteily (valo) aallonpituuksilla optisesta (valo, jonka voimme nähdä silmillä) erittäin korkean energian gammasäteisiin.

Astronomit epäilevät kaikkien neutronitähtien pyörivät ja tekevät sen melko nopeasti. Seurauksena on, että jotkut havainnot neutronitähteistä tuottavat "pulssitetun" emissiosignaalin. Joten neutronitähteistä käytetään usein nimitystä PULSating stARS (tai PULSARS), mutta ne eroavat muista tähtiistä, joilla on muuttuva päästö. Neutronitähteistä pulsaatio johtuu niiden kierto, missä muut pulssivat tähdet (kuten kefiditähdet) sykkyvät, kun tähti kasvaa ja supistuu.

Neutronitähdet, pulsaattorit ja mustat aukot ovat joitain maailman eksoottisimmista tähtikohteista. Niiden ymmärtäminen on vain osa oppia tuntemaan jättiläketähteiden fysiikkaa ja kuinka ne syntyvät, elävät ja kuolevat.

Muokannut Carolyn Collins Petersen.