Αστρονομία αστέρι νετρονίων

Αστέρι νετρονίων, οποιαδήποτε από μια κατηγορία εξαιρετικά πυκνών, συμπαγών αστεριών που πιστεύεται ότι αποτελούνται κυρίως από νετρόνια. Τα αστέρια νετρονίων έχουν συνήθως διάμετρο περίπου 20 χλμ. Οι μάζες τους κυμαίνονται μεταξύ 1,18 και 1,97 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο, αλλά οι περισσότερες είναι 1,35 φορές αυτές του Ήλιου. Έτσι, η μέση πυκνότητά τους είναι εξαιρετικά υψηλή - περίπου 10 ¹⁴φορές αυτό του νερού. Αυτό προσεγγίζει την πυκνότητα εντός του ατομικού πυρήνα, και κατά κάποιο τρόπο ένα αστέρι νετρονίων μπορεί να εκληφθεί ως ένας γιγαντιαίος πυρήνας. Δεν είναι γνωστό οριστικά τι είναι στο κέντρο του αστεριού, όπου η πίεση είναι μεγαλύτερη. Οι θεωρίες περιλαμβάνουν υπερόνια, καόνια και πιόνια. Τα ενδιάμεσα στρώματα είναι ως επί το πλείστον νετρόνια και πιθανώς βρίσκονται σε κατάσταση «υπερρευστού». Το εξωτερικό 1 χιλιόμετρο (0,6 μίλι) είναι συμπαγές, παρά τις υψηλές θερμοκρασίες, οι οποίες μπορεί να είναι τόσο υψηλές όσο 1.000.000 Κ. Η επιφάνεια αυτού του στερεού στρώματος, όπου η πίεση είναι χαμηλότερη, αποτελείται από μια εξαιρετικά πυκνή μορφή σιδήρου.

αστέρι: αστέρια νετρονίων

Όταν η μάζα του υπολειπόμενου πυρήνα βρίσκεται μεταξύ 1,4 και περίπου 2 ηλιακών μαζών, φαίνεται προφανώς ένα αστέρι νετρονίων με πυκνότητα μεγαλύτερη από

Ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό των αστεριών νετρονίων είναι η παρουσία πολύ ισχυρών μαγνητικών πεδίων, άνω των 10 ¹² gauss (το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι 0,5 gauss), το οποίο προκαλεί τον πολυμερισμό του επιφανειακού σιδήρου με τη μορφή μακρών αλυσίδων ατόμων σιδήρου. Τα μεμονωμένα άτομα συμπιέζονται και επιμηκύνονται προς την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου και μπορούν να συνδέονται μεταξύ τους από άκρο σε άκρο. Κάτω από την επιφάνεια, η πίεση γίνεται πολύ υψηλή για να υπάρχουν μεμονωμένα άτομα.

Η ανακάλυψη των pulsars το 1967 παρείχε τις πρώτες ενδείξεις για την ύπαρξη αστεριών νετρονίων. Τα παλίσια είναι αστέρια νετρονίων που εκπέμπουν παλμούς ακτινοβολίας μία φορά ανά περιστροφή. Η ακτινοβολία που εκπέμπεται είναι συνήθως ραδιοκύματα, αλλά είναι επίσης γνωστό ότι τα πάλσαρ εκπέμπουν σε μήκη κύματος οπτικών, ακτίνων Χ και ακτίνων γάμμα. Οι πολύ μικρές περίοδοι, για παράδειγμα, τα καβούρια (NP 0532) και Vela pulsars (33 και 83 χιλιοστά του δευτερολέπτου, αντίστοιχα) αποκλείουν την πιθανότητα να είναι λευκοί νάνοι. Οι παλμοί προκύπτουν από ηλεκτροδυναμικά φαινόμενα που δημιουργούνται από την περιστροφή τους και τα ισχυρά μαγνητικά τους πεδία, όπως σε ένα δυναμό. Στην περίπτωση των ραδιοσυχνοτήτων, τα νετρόνια στην επιφάνεια του άστρου αποσυντίθενται σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. Καθώς αυτά τα φορτισμένα σωματίδια απελευθερώνονται από την επιφάνεια, εισέρχονται στο έντονο μαγνητικό πεδίο που περιβάλλει το αστέρι και περιστρέφεται μαζί με αυτό. Επιταχυνόμενες σε ταχύτητες που πλησιάζουν εκείνες του φωτός, τα σωματίδια εκπέμπουν ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με εκπομπές συγχρονών. Αυτή η ακτινοβολία απελευθερώνεται ως έντονες ραδιοφωνικές ακτίνες από τους μαγνητικούς πόλους του πάλσαρ.

Πολλές δυαδικές πηγές ακτίνων Χ, όπως ο Hercules X-1, περιέχουν αστέρια νετρονίων. Κοσμικά αντικείμενα αυτού του είδους εκπέμπουν ακτίνες Χ με συμπίεση υλικού από συνοδευτικά αστέρια που συσσωρεύονται στις επιφάνειές τους.

Τα αστέρια νετρονίων θεωρούνται επίσης ως αντικείμενα που ονομάζονται περιστρεφόμενα μεταβατικά ραδιόφωνα (RRATs) και ως μαγνήτες. Οι RRAT είναι πηγές που εκπέμπουν μεμονωμένες ραδιοφωνικές εκρήξεις, αλλά σε ακανόνιστα διαστήματα που κυμαίνονται από τέσσερα λεπτά έως τρεις ώρες. Η αιτία του φαινομένου RRAT είναι άγνωστη. Οι μαγνήτες είναι άστρα νετρονίων με πολύ μαγνητισμένο μαγνητικό πεδίο μεταξύ 10 ¹⁴ και 10 ¹⁵ gauss.

Οι περισσότεροι ερευνητές πιστεύουν ότι τα αστέρια νετρονίων σχηματίζονται από εκρήξεις σουπερνόβα στις οποίες η κατάρρευση του κεντρικού πυρήνα του σουπερνόβα σταματά από την αύξηση της πίεσης των νετρονίων καθώς η πυκνότητα του πυρήνα αυξάνεται σε περίπου 10 ¹⁵ γραμμάρια ανά κυβικό cm. Εάν ο πυρήνας που καταρρέει είναι πιο ογκώδης από περίπου τρεις ηλιακές μάζες, ωστόσο, ένα αστέρι νετρονίων δεν μπορεί να σχηματιστεί, και ο πυρήνας πιθανώς θα γίνει μια μαύρη τρύπα.