Главная   Онлайн учебники   База репетиторов России   Товары для школы   Подготовка к ЕГЭ онлайн





Глава 6. Звезды

6.5. Эволюция массивных звезд

Назад Вперед
Назад Вперед

6.5.3. Нейтронные звезды

Звезда, в которой давление нейтронного газа и сила гравитации находятся в равновесии, называется нейтронной звездой.

Нейтронные звезды образуются при вспышках сверхновых звезд, если первоначальная масса звезды была 10–40 MSun, или при аккреции вещества на белый карлик в тесной двойной системе. При этом, если вторая звезда полностью заполняет свою полость Роша, масса белого карлика может увеличиться очень быстро, за миллион лет, и превысить чандрасекxаровский предел. Может произойти переход белого карлика в нейтронную звезду.

1
Рисунок 6.5.3.1.
Нейтронная звезда легко поместилась бы внутри Московской кольцевой автодороги или Нью-Йорка
2
Рисунок 6.5.3.2.
Спичечный коробок с веществом нейтронной звезды весит около десяти миллиардов тонн

Еще Оппенгеймер и Волков в тридцатых годах ХХ века доказали, что звездное вещество, в котором электроны и протоны соединились в нейтроны, может удерживаться в виде шара собственным гравитационным полем. Зная свойства нейтронного вещества, можно осуществить теоретические расчеты нейтронных звезд. Позже пришли к выводу, что в центральных областях нейтронной звезды содержится значительное количество тяжелых частиц – гиперонов и мюонов. Учет этих частиц увеличил массу нейтронной звезды до 2,5 MSun. Анализ математической модели нейтронной звезды показывает, что ее плотность должна быть очень велика: масса, равная солнечной, заключена в объеме шара с поперечником около 30 километров. Спичечный коробок нейтронной материи весит миллиарды тонн (средняя плотность составляет около 1018 кг/м3). Расчеты показывают, что нейтронные звезды должны быстро вращаться вокруг своей оси и обладать сильным магнитным полем.

Произведем оценки для звезды типа Солнца, имеющей радиус R = 7∙107 м, период вращения вокруг оси T = 25 суток и круговую частоту ω = 4,5∙10–7 рад/с. Пусть вначале сжатия звезда вращается с той же скоростью, что и Солнце, а сжавшись, она будет иметь радиус 20 км. Со звездой будет происходить то же, что с танцором на льду: прижимая к себе руки, танцор ускоряет свое вращение. Здесь действует один из основных законов механики – закон сохранения момента импульса.

При изменении размеров вращающегося тела изменяется и скорость его вращения, но остается постоянным произведение MωR2, где M – масса тела. Значит, с уменьшением размеров тела, частота его вращения возрастает по закону ω ~ R–2. Конечная скорость вращения будет равной 150 рад/с, то есть угловая скорость звезды увеличилась бы в миллиард раз.

По-видимому, при сжатии значительную часть момента количества движения звезда успевает передать оболочке. Оценка напряженности магнитного поля нейтронной звезды при учете того, что при сжатии ионизированного газа сжимаются также и магнитные силовые линии, которые как бы «приклеены» к плазме, вморожены в вещество, дают H = 109 эрстед. Из закона сохранения магнитного потока следует, что магнитное поле при превращении обычной звезды в нейтронную звезду, усиливается в 1010 раз (магнитное поле с индукцией B ≈ 10–4 Тл, сравнимое с полем Солнца, считается более-менее типичным для обычных звезд; у некоторых «магнитных» звезд обнаружены поля в несколько тысяч раз больше).

Внешней оболочкой нейтронной звезды является кора, состоящая из ядер железа при температуре 105–106 К. Весь остальной объем, за исключением небольшой области в центре, занимает «нейтронная жидкость». В центре предполагается наличие небольшого гиперонного ядра. Нейтроны подчиняются принципу Паули. При таких плотностях «нейтронная жидкость» становится вырожденной и останавливает дальнейшее сжатие нейтронной звезды.


Назад Вперед
Наверх

Включить/Выключить фоновую музыкуВключить/Выключить звуки событий

Главная   Онлайн учебники   База репетиторов России   Товары для школы   Подготовка к ЕГЭ онлайн