Нейтронные звезды и пульсары

Нейтронная звезда имеет диаметр около 20 км и массу примерно 1.4 солнечной массы, она настолько плотная, что на Земле 1 чайная ложка вещества нейтронной звезды будет весить миллиард тонн! Из-за своего маленького размера и высокой плотности нейтронная звезда обладает гравитационным полем в 2*10¹¹ раз больше, чем земное, а также может иметь магнитные поля в миллион раз сильнее самых сильных магнитных полей на Земле. Нейтронная звезда является одной из возможных конечных стадий звезд. Нейтронные звезды образуются из массивных звезд с массами от 4 до 8 масс Солнца. Когда эти звезды сжигают все запасы своего горючего, с ними происходит процесс взрыва сверхновой. Этот взрыв раздувает внешние слои звезды в красивый остаток. Центральная область сжимается под действием гравитации. Сжатие настолько сильное, что протоны и электроны сливаются, образуя нейтроны. Отсюда название «нейтронная звезда».

Нейтронная звезда может наблюдаться как изолированный объект в остатке сверхновой или как компонент двойной системы. У четырех нейтронных звезд обнаружены планеты. Когда нейтронная звезда является компаньоном в двойной системе, астрономы могут измерить ее массу. Для некоторого количества нейтронных звезд, наблюдавшихся с помощью радио и рентгеновских телескопов, массы были определены и соответствовали примерно 1.4 массы Солнца. Для двойных систем, содержащих неизвестный объект, эта информация позволяет определить, является ли объект нейтронной звездой или черной дырой, т.к черные дыры тяжелее, чем нейтронные звезды.

Что такое пульсар?

Говоря просто, пульсары – это вращающиеся нейтронные звезды. Первый пульсар был открыт в 1967 году аспиранткой Джоселин Белл Барнелл, это был радиоисточник, который вспыхивал с постоянной частотой. В настоящее время самые яркие пульсары наблюдаются почти во всем диапазоне длин волн. Пульсары представляют собой вращающиеся нейтронные звезды. У нейтронных звезд есть джеты (узконаправленные потоки релятивистских частиц), выбрасываемые над их магнитными полюсами. Эти джеты являются мощными источниками излучения. Поскольку магнитная ось и ось вращения нейтронной звезды смещены относительно друг друга, наблюдатель видит вспышки света (импульсы) через равные промежутки времени. Нейтронная звезда, от которой мы видим импульсы, называется «пульсаром».
Рентгеновские наблюдения пульсаров.

Схема пульсара. Ссылка: Mark A. Garlick space-art.co.uk

Некоторые пульсары излучают в рентгене. Ниже мы увидим Крабовидную Туманность, которая является неоспоримым примером нейтронной звезды, сформировавшейся в результате взрыва сверхновой. Эта сверхновая наблюдалась в 1054 г. н.э. Изображения ниже получены рентгеновской обсерваторией Эйнштейн. На них показано диффузное излучение Крабовидной Туманности, окружающей яркий пульсар в состоянии «вкл.» и «выкл.», т.е. когда магнитный полюс находится «в» и «вне» луче зрения наблюдателя.

Крабовидная Туманность, окружающая яркий пульсар в состоянии «выкл.» и «вкл.» Ссылка:

Сильно отличающиеся типы пульсаров можно наблюдать с помощью рентгеновских телескопов в некоторых рентгеновских двойных системах. В этих случаях двойная система состоит из нейтронной звезды и нормальной звезды. Сильное магнитное поле нейтронной звезды притягивает вещество нормальной звезды. Вещество стекает на нейтронную звезду вдоль ее магнитных полюсов. В этом процессе, называемом аккрецией, вещество разогревается настолько, что излучает в рентгеновском диапазоне. Вспышки рентгеновского излучения видны, когда горячие пятна на вращающейся нейтронной звезде попадают на луч зрения наблюдателя.

Ссылки:
NASA