Космос. Пульсар. Все что мы знаем

Солнце. Огромный, нет, невероятно огромный водородно-гелевый шар, который излучает невероятное количество энергии и тепла и размером превосходит Землю в 332 946 раз. Собственно, с астрономической точки зрения ничего невероятного и удивительного в этом объекте нет, Солнце - "среднечок" в небытие космического пространства. Конечно, ядерный реакции, которые происходят в ядре невероятно мощны и горячи, но многие звёзды в тысячи раз интенсивнее и быстрее расходуют свою энергию. Так вот вопрос - что же становится со звездой, когда она истощается, когда ресурсов уже становится недостаточно для того, что-бы поддерживать нормальное существование объекта? В большинстве случаев звезда взрывается. И это не просто взрыв, это невероятной мощности вспышка необузданной, неконтролируемой энергии. То, что происходит со звездой дальше во многом зависит от того, насколько большой она была, как долго она существовала, какие химические элементы присутствовали в ней и т.д. Если углубляться во всё это, можно написать многотомную энциклопедию, так что мы зациклимся на определённом случае - когда звезда, по размерам превосходящая Солнце в 10 и более раз, после исчерпания источников в её термоядерных недрах, взрывается и образует пульсар.

Открытие в 1932 году новой элементарной частицы — нейтрона заставило астрофизиков задуматься над тем, какую роль он может играть в эволюции звезд. Два года спустя было высказано предположение о том, что взрывы сверхновых звезд связаны с превращением обычных звезд в нейтронные. Затем были выполнены расчеты структуры и параметров последних, и стало ясно, что если небольшие звезды (типа нашего Солнца) в конце своей эволюции превращаются в белых карликов, то более тяжелые становятся нейтронными. В августе 1967 года радиоастрономы при изучении мерцаний космических радиоисточников обнаружили странные сигналы — фиксировались очень короткие, длительностью около 50 миллисекунд, импульсы радиоизлучения, повторявшиеся через строго определенный интервал времени (порядка одной секунды). Это было совершенно не похоже на обычную хаотическую картину случайных нерегулярных колебаний радиоизлучения. После тщательной проверки всей аппаратуры пришла уверенность, что импульсы имеют внеземное происхождение. Астрономов трудно удивить объектами, излучающими с переменной интенсивностью, но в данном случае период был столь мал, а сигналы — столь регулярны, что ученые всерьез предположили, что они могут быть весточками от внеземных цивилизаций.

А потому первый пульсар получил название LGM-1 (от английского Little Green Men — «Маленькие Зеленые Человечки»), хотя попытки найти какой-либо смысл в принимаемых импульсах окончились безрезультатно. Вскоре были обнаружены еще 3 пульсирующих радиоисточника. Их период опять оказался много меньше характерных времен колебания и вращения всех известных астрономических объектов. Из-за импульсного характера излучения новые объекты стали называть пульсарами. Это открытие буквально всколыхнуло астрономию, и из многих радиообсерваторий начали поступать сообщения об обнаружении пульсаров. После открытия пульсара в Крабовидной Туманности, возникшей из-за взрыва сверхновой в 1054 году (эта звезда была видна днем, о чем упоминают в своих летописях китайцы, арабы и североамериканцы), стало ясно, что пульсары каким-то образом связаны с вспышками сверхновых звезд.
Скорее всего, сигналы шли от объекта, оставшегося после взрыва. Прошло немало времени, прежде чем астрофизики поняли, что пульсары — это и есть быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые они так долго искали.

Согласно современной теории эволюции массивные звезды заканчивают свою жизнь колоссальным взрывом, превращающим большую их часть в расширяющуюся газовую туманность. В итоге от гиганта, во много раз превышавшего размерами и массой наше Солнце, остается плотный горячий объект размером около 20 км, с тонкой атмосферой (из водорода и более тяжелых ионов) и гравитационным полем, в 100 млрд. раз превышающим земное. Его и назвали нейтронной звездой, полагая, что он состоит главным образом из нейтронов. Вещество нейтронной звезды — самая плотная форма материи (чайная ложка такого суперядра весит около миллиарда тонн). Очень короткий период излучаемых пульсарами сигналов был первым и самым главным аргументом в пользу того, что это и есть нейтронные звезды, обладающие огромным магнитным полем и вращающиеся с бешеной скоростью. Только плотные и компактные объекты (размером всего в несколько десятков километров) с мощным гравитационным полем могут выдерживать такую скорость вращения, не разлетаясь на куски из-за центробежных сил инерции.

Если подробнее, то при взрыве ядро, при сильном давлении взрыва, сжимается и становится невероятно плотным, а если точнее, плотность его составляет 10 в минус 14 степени г/см3. Внешняя оболочка тоже сжимается, но не до такой степени(10 в 4 степени г/см3). И при всём этом диаметр звезды в основном не превышает 20-30 км. Что-бы получше представить эти невероятные цифры, вообразите, что футбольный мяч обычного размера будет весить примерно как 50-ти этажный дом. А именно так и будет весить на Земле вещество, из которого состоит пульсар.

В некоторых случаях пульсар начинает излучать радиоволны, причём происходит это не от всей поверхности, а только от определённой точки. В основном точки излучения обусловлены магнитными полюсами(откуда обычно и исходят радиоволны). Благодаря этим сигналам удаётся находить всё новые и новые пульсары (если конечно "луч" волн проходит через Землю). Собственно, так и был открыт первый пульсар в 1967 году аспиранткой Кембриджского университета Э.Хьюиша (Кембриджский университет) Джоселлина Белл. Проводя исследования, она вдруг обнаружила интенсивный радиосигнал, который исчезал и возникал вновь через интервалы в 1,377 сек. Можно представить, как быстро побежала аспирантка к своему профессору и рассказала о своём открытии. Конечно же, сразу это не было признано открытием, потому-как профессор решил, что это радиосигнал с Земли. Но позже, когда было замечено, что сигнал никак не зависел от земной радиоактивности, результаты были обнародованы и многие люди решили, что сигналы идут от внеземной цивилизации, хотя позже учёные смогли понять, что перед ними нейтронная звезда, то есть пульсар.

Нейтронная звезда состоит из нейтронной жидкости с примесью протонов и электронов. «Ядерная жидкость», очень напоминающая вещество из атомных ядер, в 1014 раз плотнее обычной воды. Это огромное различие вполне объяснимо — ведь атомы состоят в основном из пустого пространства, в котором вокруг крошечного тяжелого ядра порхают легкие электроны. Ядро содержит почти всю массу, так как протоны и нейтроны в 2 000 раз тяжелее электронов. Экстремальные силы, возникающие при формировании нейтронной звезды, так сжимают атомы, что электроны, вдавленные в ядра, объединяются с протонами, образуя нейтроны. Таким образом рождается звезда, почти полностью состоящая из нейтронов. Сверхплотная ядерная жидкость, если ее принести на Землю, взорвалась бы, подобно ядерной бомбе, но в нейтронной звезде она устойчива благодаря огромному гравитационному давлению. Однако во внешних слоях нейтронной звезды (как, впрочем, и всех звезд) давление и температура падают, образуя твердую корку толщиной около километра. Как полагают, состоит она в основном из ядер железа.

Так что же это были за интервалы в передаче сигнала? Дело в том, что с такой скоростью пульсар вращается вокруг своей оси. Да-да, 10-километровый объект невероятной плотности делает один оборот за 1, 377 секунд. Хотя это ещё не так быстро по сравнению с другими пульсарами. Например, PSR 1937+215 вращается вокруг своей оси со скоростью 642 оборота в секунду. Он, кстати, считается одним из самых быстрых звёзд. Интервал вращения постоянно уменьшается из-за уменьшения вращательной энергии. У старых пульсаров период вращения более длительный, встречаются и по 4 секунды за оборот (что тоже в общем-то не медленно), каждую секунду период уменьшается на 10 в -14 степени секунды. Также в пульсарах происходят "микрозвёздотрясения", из-за которых звезда может резко замедлиться во вращении.

Температура нейтронных звёзд, само собой, не самая низкая, некоторые пульсары достигают температур в несколько миллионов кельвинов на поверхности. Одним из самых "холодных" является 3C58 (это остатки взрыва сверхновой, который можно было наблюдать в 1181 году). По некоторым данным его температура составляет чуть менее миллиона градусов по Цельсию. Конечно, это не так уж прохладно, но всего через 800 лет после взрыва это невероятный результат.

Многие пульсары образуют такие красивые объекты, как туманности, которые в основном состоят из "обломков" взорвавшейся звезды, иными словами, из бывшей внешней оболочки пульсара. Вращаясь, они притягивают и вращают вокруг себя эти останки. Некоторые нейтронные звёзды не ограничиваются лишь частицами, а начинают взаимодействовать с другими звёздами. Например, как J1023, находящийся в системе других звёзд. Он был открыт в 2007 году учеными под руководством Анны Арчибальд. Позже они узнали, что этот объект уже наблюдался группой учёных в 1998 году. В 2000 году эта звезда очень изменилась и проявила признаки вращающего диска вещества, окружающего нейтронную звезду. В мае 2002 года следы диска исчезли. Через 5 лет на этом месте был обнаружен пульсар, вращающийся со скоростью 592 оборота в секунду. Итак, что это было? Дело в том, что пульсар соседствовал со звездой примерно в 2 раза легче чем Солнце, которая вращалась вокруг него с интервалом в 4 часа 45 минут. По мере вращения, материя перетягивалась на нейтронную звезду, увеличивая скорость её вращения и вокруг него образуется тонкий диск, после "растворения" которого пульсар снова становится виден, вращаясь с уже с большей скоростью.

Пульсары считаются одной из ранних стадий жизни нейтронной звезды. Благодаря их изучению ученые узнали и о магнитных полях, и о скорости вращения, и о дальнейшей судьбе нейтронных звезд. Постоянно наблюдая за поведением пульсара, можно точно установить: сколько энергии он теряет, насколько замедляется, и даже то, когда он прекратит свое существование, замедлившись настолько, что не сможет излучать мощные радиоволны. Эти исследования подтвердили многие теоретические предсказания относительно нейтронных звезд.
Уже к 1968 году были обнаружены пульсары с периодом вращения от 0,033 секунды до 2 секунд. Периодичность импульсов радиопульсара выдерживается с удивительной точностью, и поначалу стабильность этих сигналов была выше земных атомных часов. И все же по мере прогресса в области измерения времени для многих пульсаров удалось зарегистрировать регулярные изменения их периодов. Конечно, это исключительно малые изменения, и только за миллионы лет можно ожидать увеличения периода вдвое. Отношение текущей скорости вращения к замедлению вращения — один из способов оценки возраста пульсара. Несмотря на поразительную стабильность радиосигнала, некоторые пульсары иногда испытывают так называемые «нарушения». За очень короткий интервал времени (менее 2 минут) скорость вращения пульсара увеличивается на существенную величину, а затем через некоторое время возвращается к той величине, которая была до «нарушения». Полагают, что «нарушения» могут быть вызваны перегруппировкой массы в пределах нейтронной звезды. Но в любом случае точный механизм пока неизвестен.
Так, пульсар Вела примерно раз в 3 года подвергается большим «нарушениям», и это делает его очень интересным объектом для изучения подобных явлений.

Фактически, пульсары - это что-то вроде чёрных дыр, которые также образуются в результате гибели звёзд, которые также шокируют своей плотностью и подобно пульсарам способны влиять на объекты, которые во много раз превосходят их. Просто нейтронные звёзды делают всё это в гораздо меньших масштабах и пропорциях. Например, сверхмассивная чёрная дыра, находящаяся в центре нашей галактики, массой схожа(а то и превосходит) все звёзды нашей галактики вместе взятые, а размер её в 10 000 раз меньше Млечного Пути.

Это сообщение отредактировал duhastмищ - 31.10.2016 - 22:52

Всего на сегодняшний день астрономы обнаружили около 1 200 нейтронных звезд. Из них более 1 000 являются радиопульсарами, а остальные — просто рентгеновскими источниками. За годы исследований ученые пришли к выводу, что нейтронные звезды — настоящие оригиналы. Одни — очень яркие и спокойные, другие — периодически вспыхивающие и видоизменяющиеся звездотрясениями, третьи — существующие в двойных системах. Эти звезды относятся к самым загадочным и неуловимым астрономическим объектам, соединяющим в себе сильнейшие гравитационные и магнитные поля и экстремальные плотности и энергии. И каждое новое открытие из их бурной жизни дает ученым уникальные сведения, необходимые для понимания природы Материи и эволюции Вселенной.

ФИНИШ.

Бред. Плотность воздуха 10 в минус 3-й степени г/см3. т.е. 10 в -14 степени в 100 000 000 000 (сто миллиардов) раз легче воздуха.

Это сообщение отредактировал dch - 31.10.2016 - 23:00

Вращение 642 раз в секунду, в секунду, Карл блеать!

Всегда охуевал от неебической силы этих небесных тех. И че за жидкость? Вроде теория была, что там - чистый углерод в виде алмаза

Это сообщение отредактировал ShitFuck - 31.10.2016 - 23:04

Короче вечная жизнь мне не нужна... В конце будет так ужасно... А то ещё рядом какой пульсар образуется и сметёт всё к ебеням своим лучём... тьфу тьфу тьфу...

del

Это сообщение отредактировал bender0099 - 31.10.2016 - 23:04

Ваапще не плотный

К чему столько букваф?
Вкратце:
Нейтронная звезда - обьект оставшийся после "смерти" звезды, которому не хватило массы, чтобы превратиться в Черную Дыру.(Никакого отношения к Берковой).Пограничное состояние вещества типо.Все вещество состоит из нейтронов.Типо.Ага.Говорят, что на планетах расположенных очеь близко к таким звездам могут быть алмазные корки толщиной в километр.Ну и у недонейтроных звезд тоже могут быть оболочки из золота и урана.Ахуле?Больше, больше сенсаций!!!

пичем зднсь плотность воздуха то, армстронг в юбке

а как они умирают, если вообще умирают!?

Чертовски неграмотная копипаста.
"плотность его составляет 10 в минус 14 степени г/см3. Внешняя оболочка тоже сжимается, но не до такой степени(10 в 4 степени г/см3)."
"Минуc" в "минус 14 степени" - лишний!

"«Ядерная жидкость», очень напоминающая вещество из атомных ядер, в 1014 раз плотнее обычной воды. "

Не "в 1014 раз", а в 10 в 14-й степени раз".

Не говоря уж об "водородно-гелевый шар"...

Это сообщение отредактировал akmaks - 31.10.2016 - 23:14

Блин, сколько же в космосе всяческого смертоносного добра...стрелять колотить

"плотность воздуха" как раз для того, чтоб показать, что 10 в степени -14 - это практически вакуум, а не ядро звезды...

Нейтронная жидкость - это скорее конденсат Бозе, нежели жидкость или твёрдое состояние в привычном понимании.
Твёрдое вещество - это вещество, в котором атомы/молекулы упорядочены в некоторой последовательности. И энергии каждой молекулы/атома не хватает на то, чтобы вырваться из последовательности (кристаллической решётки или аморфной структуры).
В жидкости молекулы более свободны, они не привязаны к конкретному месту, однако у них всё ещё достаточно мало энергии, чтобы полностью вырваться из общей структуры - испариться, перейти в полностью свободное, газообразное состояние.
Конденсат Бозе - это что-то вроде жидкости, но тут энергии у отдельных атомов настолько мало, что они не могут не то, чтобы вырваться из узлов кристаллической решётки, а даже просто "повернуться в разные стороны". В таком состоянии квантовые эффекты (которые в норме для каждого атома действуют по отдельности) суммируются и наблюдаются уже "на глаз".
Нейтронная жидкость отличается от конденсата Бозе тем, что в ней свобода нейтронов ограничивается не отсутствием самой энергии (тепла), а чудовищной плотностью и гравитацией. Т.е. на самом деле у каждого нейтрона энергии хоть отбавляй, но со всех сторон давление такое, что нейтрону "пукнуть некуда".
В твёрдую фазу такое вещество перейти не может из-за того же давления, так что выглядит это больше как постоянно ломающаяся и перестраивающаяся на самых малых размерах твёрдая фиговина - со стороны как жидкость.
А вот углеродом там не пахнет - "выгорает" весь в процессе термоядерного синтеза ещё раньше, до превращения в сверхновую.

А как заканчивает свое существование нейтронная звезда в итоге? Солнце превратится в белый карлик, затем остынет, а пульсары?