Тамерлан та Береке Світ Сейїд Береке. Хто він такий? Звідки взявся? І чому так мало офіційна історіязберегла значних фактів із життєдіяльності шейха? Чому воїни Тимура йшли в бій із кличем: Аллаяр! Що означає саме поняття Аллаяр? .. Відповіді на ці та багато інших питань зберігаються у трактаті “Всевладдя”, написаному самим Світом Сейїдом Береком, який сьогодні на жаль, прихований від широкого загалу в бібліотеці Ватикану. Отже, трохи про трактат “Всевладдя”, який починається словами: “Після того, як за все скоєне зло Атлантида було знищено, на Землі залишилося небагато людей…. І під духовним керуванням сестер Аллат було створено і 1000 років існувало Золоте тисячоліття... Був матріархат або його ще називали Святий вік... Був єдиний народ, був єдина моваі єдиний знакопис ... Ішов час і після того, як сестри Аллат пішли, залишилися АллатХьяРа - це, ті хто знаходилися поруч з сестрами Аллат ... Вони допомагали їм і вчилися у них. І вони залишилися хранительками Знань... Якийсь час вони намагалися допомагати людям досягати згоди між собою... Але зрештою кількість людей збільшилася, це призвело до того, що почали утворюватися клани, поселення, люди почали змагатися між собою. Орден АллатХьяРа став спочатку змішаним, тобто до нього почали вступати чоловіки, а зрештою вони повністю витіснили жінок. Настав патріархат, який також розколовся. Утворилися Архонти з одного боку, Архати з іншого боку, і залишилися зберігачі цих Знань... Цих зберігачів називали АллатХьяРа... Вони передавали Знання як правило від батька до сина, або від діда до онука... Поступово АллатХьяРа (Яка йде до життя) змінилося на АллаяРа (улюбленець Бога чи послідовник Бога)…” Воїни Тамерлана йшли у бій зі словами Аллаяр. Чому? Тому що вони йшли у бій за Береке, вони відчували його силу, його могутність, його підтримку. По суті вони йшли в бій не за Тимура, а за Сейїда Світ Береке… Шейха родом із Мекки… Прямого нащадка Пророка Мухаммеда (мир йому)… Зберігач Знань… По суті Тимур став Тамерланом завдяки тій підтримці, яку йому надавав його духовний наставник… Похований Тамерлан біля ніг могили Береке... Ватикан надав свого часу деякі знання з трактату Береке “Всевладдя”, в якому також говорилося про те, як керувати масами і, як керувати матерією - Гітлеру і нацистській верхівці. Як наочний приклад- це те, що робив Гітлер із натовпом під час виступів. (Це не його ораторський талант, як сьогодні розписує нам історія, а знання з трактату Сейїда Мір Береке, через використання яких деякі жінки навіть відчували оргазм під час виступів Гітлера). Це ще один доказ злочинної діяльностіВатикану, його антилюдської діяльності. Через 200 років ці знання спробував передати суфій Аллаяр у трактаті "Про Вічність", добряче їх спотворивши. Фото зроблено у Самарканді гробниця Амір Тимура.Гур Емір.
August 29th, 2013 , 10:33 pm
Нейтронні зірки, які часто називають "мертвими", є найдивовижнішими об'єктами. Їх вивчення в останні десятиліття перетворилося на одну з найцікавіших і найбагатших відкриттями областей астрофізики. Інтерес до нейтронних зірок обумовлений не тільки загадковістю їхньої будови, а й колосальною щільністю, і найсильнішими магнітними та гравітаційними полями. Матерія там знаходиться в особливому стані, що нагадує величезне атомне ядро, і ці умови неможливо відтворити у земних лабораторіях.
Народження на кінчику пера
Відкриття 1932 року нової елементарної частинки — нейтрона змусило астрофізиків задуматися над тим, яку роль він може відігравати в еволюції зірок. Через два роки було висловлено припущення про те, що вибухи наднових зірок пов'язані з перетворенням звичайних зірок на нейтронні. Потім були виконані розрахунки структури та параметрів останніх, і стало ясно, що якщо невеликі зірки (типу нашого Сонця) наприкінці своєї еволюції перетворюються на білих карликів, то важчі стають нейтронними. Торішнього серпня 1967 року радіоастрономи щодо блимань космічних радіоджерел виявили дивні сигнали — фіксувалися дуже короткі, тривалістю близько 50 мілісекунд, імпульси радіовипромінювання, повторювалися через певний інтервал часу (близько однієї секунди). Це було зовсім не схоже на звичайну хаотичну картину випадкових нерегулярних коливань радіовипромінювання. Після ретельної перевірки всієї апаратури прийшла впевненість, що імпульси мають позаземне походження. Астрономів важко здивувати об'єктами, що випромінюють із змінною інтенсивністю, але в даному випадкуперіод був настільки малий, а сигнали — настільки регулярні, що вчені всерйоз припустили, що можуть бути вестками від позаземних цивілізацій.
А тому перший пульсар отримав назву LGM-1 (від англійської Little Green Men — «Маленькі Зелені Людини»), хоча спроби знайти якийсь сенс у імпульсах закінчилися безрезультатно. Незабаром були виявлені ще 3 пульсуючі радіоджерела. Їхній період знову виявився набагато меншим за характерні часи коливання та обертання всіх відомих астрономічних об'єктів. Через імпульсний характер випромінювання нові об'єкти стали називати пульсарами. Це відкриття буквально сколихнуло астрономію, і з багатьох радіообсерваторій почали надходити повідомлення про виявлення пульсарів. Після відкриття пульсара в Крабовидної Туманності, що виникла через вибух наднової в 1054 році (ця зірка була видна вдень, про що згадують у своїх літописах китайці, араби і північноамериканці), стало ясно, що пульсари якимось чином пов'язані зі спалахами наднових зірок .
Швидше за все, сигнали йшли від об'єкта, що залишився після вибуху. Пройшло чимало часу, перш ніж астрофізики зрозуміли, що пульсари — це і є нейтронні зірки, що швидко обертаються, які вони так довго шукали.
Хоча більшість нейтронних зірок було виявлено по радіовипромінюванню, все ж таки основну кількість енергії вони випускають у гамма-і рентгенівському діапазонах. Нейтронні зірки народжуються дуже гарячими, але досить швидко охолоджуються, і вже у тисячолітньому віці мають температуру поверхні близько 1 000 000 К. Тому лише молоді нейтронні зірки сяють у рентгенівському діапазоні за рахунок суто теплового випромінювання.
Фізика пульсара
Пульсар - це просто величезний наволочений дзига, що крутиться навколо осі, що не збігається з віссю магніту. Якби на нього нічого не падало і він нічого не випускав, його радіовипромінювання мало б частоту обертання і ми ніколи б його не почули на Землі. Але справа в тому, що цей дзига має колосальну масу і високу температуруповерхні, та й магнітне поле, що обертається, створює величезне за напруженістю електричне поле, здатне розганяти протони і електрони майже до світлових швидкостей. Причому всі ці заряджені частинки, що носяться навколо пульсара, затиснуті в пастці з колосального магнітного поля. І тільки в межах невеликого тілесного кута біля магнітної осі вони можуть вирватися на волю (нейтронні зірки мають найсильніші магнітні поля у Всесвіті, що досягають 10 10 -10 14 гаус, для порівняння: земне поле становить 1 гаус, сонячне - 10-50 . Саме ці потоки заряджених частинок і є джерелом того радіовипромінювання, яким і були відкриті пульсари, що опинилися надалі нейтронними зірками. Оскільки магнітна вісь нейтронної зірки необов'язково збігається з віссю її обертання, то при обертанні зірки потік радіохвиль поширюється в космосі подібно до променя проблискового маяка — лише на мить прорізаючи навколишню імлу.
Рентгенівські зображення пульсара Крабовидної туманності в активному (ліворуч) та звичайному (праворуч) станах
Найближчий сусід
Даний пульсар знаходиться на відстані всього 450 світлових років від Землі та є подвійною системою з нейтронної зірки та білого карлика з періодом обігу 5,5 дня. М'яке рентгенівське випромінювання, що приймається супутником ROSAT, випускають розпечені до двох мільйонів градусів полярні шапки PSR J0437-4715. У процесі свого швидкого обертання (період цього пульсара дорівнює 5,75 мілісекунд) він повертається до Землі то одним, то іншим магнітним полюсом, в результаті інтенсивність потоку гамма-квантів змінюється на 33%. Яскравий об'єкт поруч із маленьким пульсаром — це далека галактика, яка з якихось причин активно світиться у рентгенівській ділянці спектра.
Всесильна гравітація
Згідно сучасної теоріїеволюції масивні зірки закінчують своє життя колосальним вибухом, що перетворює більшу їх частину на газову туманність, що розширюється. В результаті від гіганта, що у багато разів перевищував розміри і масу наше Сонце, залишається щільний гарячий об'єкт розміром близько 20 км, з тонкою атмосферою (з водню і більш важких іонів) і гравітаційним полем, що у 100 млрд. разів перевищує земне. Його і назвали нейтронною зіркою, вважаючи, що він складається головним чином із нейтронів. Речовина нейтронної зірки - найщільніша форма матерії (чайна ложка такого суперядра важить близько мільярда тонн). Дуже короткий період випромінюваних пульсарами сигналів був першим і найголовнішим аргументом на користь того, що це і є нейтронні зірки, що мають величезне магнітне поле і обертаються з шаленою швидкістю. Тільки щільні та компактні об'єкти (розміром всього кілька десятків кілометрів) з потужним гравітаційним полем можуть витримувати таку швидкість обертання, не розлітаючись на шматки через відцентрові сили інерції.
Нейтронна зіркаскладається з нейтронної рідини з домішкою протонів та електронів. «Ядерна рідина», що дуже нагадує речовину з атомних ядер, в 1014 разів щільніше за звичайну воду. Ця величезна відмінність цілком зрозуміла - адже атоми складаються в основному з порожнього простору, в якому навколо крихітного важкого ядра пурхають легкі електрони. Ядро містить майже всю масу, тому що протони і нейтрони в 2 000 разів важчі за електрони. Екстремальні сили, що виникають при формуванні нейтронної зірки, так стискають атоми, що електрони, вдавлені в ядра, поєднуються з протонами, утворюючи нейтрони. Таким чином народжується зірка, що майже повністю складається з нейтронів. Надщільна ядерна рідина, якщо її принести на Землю, вибухнула б, подібно ядерної бомбиАле в нейтронній зірці вона стійка завдяки величезному гравітаційному тиску. Однак у зовнішніх шарах нейтронної зірки (як і всіх зірок) тиск і температура падають, утворюючи тверду кірку товщиною близько кілометра. Як вважають, вона складається в основному з ядер заліза.
Спалах
Колосальний рентгенівський спалах 5 березня 1979 року, виявляється, стався далеко за межами нашої Галактики, у Великій Магеллановій Хмарі — супутнику нашого Чумацького Шляху, що знаходиться на відстані 180 тис. світлових років від Землі. Спільна обробка гаммавсплеску 5 березня, зафіксованого сімома космічними кораблями, дозволила досить точно визначити положення даного об'єкта, і те, що він знаходиться саме в Магеллановому Хмарі, сьогодні практично не викликає сумнівів.
Подія, що трапилося на даній далекій зірці 180 тис. років тому, важко уявити, але спалахнула вона тоді, як цілих 10 наднових зірок, більш ніж 10 разів перевищивши світність всіх зірок нашої Галактики. Яскрава точкау верхній частині малюнка - це давно і добре відомий SGR-пульсар, а неправильний контур - найбільш ймовірне положення об'єкта, що спалахнув 5 березня 1979 року.
Походження нейтронної зірки
Спалах наднової зірки— це просто перехід частини гравітаційної енергії до теплової. Коли у старій зірці закінчується паливо та термоядерна реакціявже не може розігріти її надра до потрібної температури, відбувається ніби обвалення - колапс газової хмари на його центр тяжкості. Енергія, що вивільняється при цьому, розкидає зовнішні шари зірки на всі боки, утворюючи туманність, що розширюється. Якщо зірка маленька, типу нашого Сонця, відбувається спалах і утворюється білий карлик. Якщо маса світила більш ніж у 10 разів перевищує Сонячну, то таке обвалення призводить до спалаху наднової зірки та утворюється звичайна нейтронна зірка. Якщо ж наднова спалахує на місці дуже великої зірки, з масою 20—40 Сонячних, і утворюється нейтронна зірка з масою більшою за три Сонці, то процес гравітаційного стиску набуває незворотного характеру і утворюється чорна діра.
Внутрішня структура
Тверда кірка зовнішніх шарів нейтронної зірки складається з важких атомних ядер, упорядкованих у кубічні грати, з електронами, що вільно літають між ними, чим нагадує земні метали, але набагато щільніші.
Відкрите питання
Хоча нейтронні зірки інтенсивно вивчаються вже близько трьох десятиліть, їх внутрішня структурадостеменно невідома. Більше того, немає твердої впевненості й у тому, що вони справді складаються здебільшого з нейтронів. З просуванням углиб зірки тиск і щільність збільшуються і матерія може бути настільки стиснута, що вона розпадеться на кварки. будівельні блокипротонів та нейтронів. Відповідно до сучасної квантової хромодинаміки кварки не можуть існувати у вільному стані, а поєднуються в нерозлучні «трійки» та «двійки». Але, можливо, біля кордону внутрішнього ядранейтронної зірки ситуація змінюється і кварки вириваються зі свого ув'язнення. Щоб глибше зрозуміти природу нейтронної зірки та екзотичної кваркової матерії, астрономам необхідно визначити співвідношення між масою зірки та її радіусом ( середня щільність). Досліджуючи нейтронні зірки із супутниками, можна досить точно виміряти їхню масу, але визначити діаметр — набагато важче. Нещодавно вчені, використовуючи можливості рентгенівського супутника «XMM-Ньютон», знайшли спосіб оцінки щільності нейтронних зірок, заснований на гравітаційному червоному зміщенні. Незвичайність нейтронних зірок полягає ще й у тому, що при зменшенні маси зірки її радіус зростає – у результаті найменший розмірмають найпотужніші нейтронні зірки.
Чорна вдова
Вибух наднової зірки часто повідомляє новонародженому пульсару чималу швидкість. Така зірка, що летить, з пристойним власним магнітним полем сильно обурює іонізований газ, що заповнює міжзоряний простір. Утворюється своєрідна ударна хвиля, що біжить попереду зірки і розходиться широким конусом після неї. Поєднане оптичне (синьо-зелена частина) і рентгенівське (відтінки червоного) зображення показує, що тут ми маємо справу не просто зі газовою хмарою, що світиться, а з величезним потоком елементарних частинок, що випускаються цим мілісекундним пульсаром. Лінійна швидкість Чорної Вдови дорівнює 1 млн. км/год, оборот навколо осі вона робить за 1,6 мс, років їй вже близько мільярда, і вона має зірка-компаньйон, що кружляє біля Вдови з періодом 9,2 години. Свою назву пульсар B1957+20 отримав через ту просту причину, що його потужне випромінюванняпросто спалює сусіда, змушуючи «кипіти» і випаровуватися газ, що його утворює. Червоний сигароподібний кокон позаду пульсара - це та частина простору, де електрони і протони, що випускаються нейтронною зіркою, випромінюють м'які гамма-кванти.
Результат комп'ютерного моделюваннядозволяє дуже наочно, у розрізі, уявити процеси, що відбуваються поблизу пульсара, що швидко летить. Промені, що розходяться від яскравої точки, — це умовне зображення того потоку променистої енергії, а також потоку частинок і античасток, що походить від нейтронної зірки. Червоне обведення на межі чорного простору навколо нейтронної зірки і рудих клубів плазми, що світяться, — це те місце, де потік релятивістських, що летять майже зі швидкістю світла, часток зустрічається з ущільненим. ударною хвилеюміжзоряним газом. Різко гальмуючи, частки випускають рентгенівське випромінювання і, втративши основну енергію, вже не так сильно розігрівають газ, що налітає.
Судоми гігантів
Пульсари вважаються однією із ранніх стадій життя нейтронної зірки. Завдяки їх вивченню вчені дізналися і про магнітні поля, і про швидкість обертання, і про подальшій долінейтронних зірок. Постійно спостерігаючи за поведінкою пульсара, можна точно встановити: скільки енергії він втрачає, наскільки сповільнюється, і навіть те, коли він припинить своє існування, сповільнившись настільки, що не зможе випромінювати потужні радіохвилі. Ці дослідження підтвердили багато теоретичних передбачень щодо нейтронних зірок.
Вже до 1968 року було виявлено пульсари з періодом обертання від 0,033 до 2 секунд. Періодичність імпульсів радіопульсара витримується з дивовижною точністю, і спочатку стабільність цих сигналів була вищою за земний атомний годинник. І все-таки в міру прогресу в галузі вимірювання часу для багатьох пульсарів вдалося зареєструвати регулярні зміни їх періодів. Звичайно, це виключно малі зміни, і лише за мільйони років очікується збільшення періоду вдвічі. Відношення поточної швидкості обертання до уповільнення обертання один із способів оцінки віку пульсара. Незважаючи на разючу стабільність радіосигналу, деякі пульсар іноді відчувають так звані «порушення». За дуже короткий інтервал часу (менше за 2 хвилини) швидкість обертання пульсара збільшується на суттєву величину, а потім через деякий час повертається до тієї величини, яка була до порушення. Вважають, що «порушення» можуть бути викликані перегрупуванням маси в межах нейтронної зірки. Але в будь-якому випадку точний механізмпоки що невідомий.
Так, пульсар Вела приблизно раз на 3 роки піддається великим «порушенням», і це робить його дуже цікавим об'єктомвивчення подібних явищ.
Магнетари
Деякі нейтронні зірки, названі джерелами повторюваних сплесків м'якого гамма-випромінювання - SGR, випромінюють потужні сплески «м'яких» гамма-променів через нерегулярні інтервали. Кількість енергії, що викидається SGR при звичайному спалаху, що триває кілька десятих секунд, Сонце може випромінювати тільки за цілий рік. Чотири відомі SGR знаходяться в межах нашої Галактики і лише один – поза нею. Ці неймовірні вибухи енергії можуть бути викликані зіркотрусами - потужними версіями землетрусів, коли розривається тверда поверхня нейтронних зірок і з їх надр вириваються потужні потоки протонів, які, ув'язуючи в магнітному полі, випромінюють гамма-і рентгенівське випромінювання. Нейтронні зірки були ідентифіковані як джерела потужних гамма-сплесків після величезного гаммаспалаху 5 березня 1979 року, коли було викинуто стільки енергії протягом першої секунди, скільки Сонце випромінює за 1 000 років. Нещодавні спостереження за однією з найбільш «активних» нині нейтронних зірок, схоже, підтверджують теорію про те, що нерегулярні потужні сплески гамма- та рентгенівського випромінювань спричинені зіркотрусами.
У 1998 році раптово отямився від «дрімоти» відомий SGR, який 20 років не подавав ознак активності та виплеснув майже стільки ж енергії, як і гамма-спалах 5 березня 1979 року. Найбільше вразило дослідників під час спостереження цієї подією різке уповільнення швидкості обертання зірки, що говорить про її руйнації. Для пояснення потужних гамма та рентгенівських спалахів було запропоновано модель магнетара — нейтронної зірки з надсильним магнітним полем. Якщо нейтронна зірка народжується, обертаючись дуже швидко, то спільний вплив обертання та конвекції, що грає важливу рольв перші кілька секунд існування нейтронної зірки може створити величезне магнітне поле в результаті складного процесу, відомого як «активне динамо» (так само способом створюється поле всередині Землі і Сонця). Теоретики були вражені, виявивши, що таке динамо, працюючи в гарячій, новонародженій нейтронній зірці, може створити магнітне поле, що у 10 000 разів сильніше, ніж звичайне поле пульсарів. Коли зірка охолоджується (секунд через 10 або 20), конвекція та дія динамо припиняються, але цього часу цілком достатньо, щоб встигло виникнути потрібне поле.
Магнітне поле електропровідної кулі, що обертається, буває нестійким, і різка перебудова його структури може супроводжуватися викидом колосальних кількостей енергії (наочний приклад такої нестійкості — періодичне перекидання магнітних полюсів Землі). Аналогічні речі трапляються і на Сонці, у вибухових подіях, названих « сонячними спалахами». У магнетарі доступна магнітна енергія величезна, і цієї енергії цілком достатньо потужності таких гігантських спалахів, як 5 березня 1979 і 27 серпня 1998 років. Подібні події неминуче викликають глибоку ламку та зміни у структурі не тільки електричних струмів в обсязі нейтронної зірки, але й її твердої кори. Іншим загадковим типом об'єктів, які випромінюють потужне рентгенівське випромінювання під час періодичних вибухів, є аномальні рентгенівські пульсари — AXP. Вони від звичайних рентгенівських пульсарів тим, що випромінюють лише у рентгенівському діапазоні. Вчені вважають, що SGR та AXP є фазами життя одного і того ж класу об'єктів, а саме магнетарів, або нейтронних зірок, які випромінюють м'які гамма-кванти, черпаючи енергію з магнітного поля. І хоча магнетари сьогодні залишаються дітищами теоретиків немає достатніх даних, підтверджують їх існування, астрономи завзято шукають потрібні докази.
Кандидати у магнетари
Астрономи вже так ґрунтовно вивчили нашу рідну галактику. Чумацький шлях, Що їм нічого не варто зобразити її вид збоку, позначивши на ньому становище найбільш чудових зі нейтронних зірок.
Вчені вважають, що AXP і SGR - це просто дві стадії життя одного і того ж гігантського магніту - нейтронної зірки. Перші 10 000 років магнетар - це SGR - пульсар, видимий у звичайному світлі і дає спалахи м'якого рентгенівського випромінювання, що повторюються, а наступні мільйони років він, вже як аномальний пульсар AXP, зникає з видимого діапазону і пахне тільки в рентгенівському.
Найсильніший магніт
Аналіз даних, отриманих супутником RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) при спостереженнях незвичайного пульсара SGR 1806-20, показав, що це джерело є найпотужнішим із відомих на сьогоднішній день магнітів у Всесвіті. Величина його поля була визначена не тільки на підставі непрямих даних (уповільнення пульсара), а й практично прямо - вимірювання частоти обертання протонів в магнітному полі нейтронної зірки. Магнітне поле поблизу поверхні цього магнітара досягає 1015гаус. Якби він був, наприклад, на орбіті Місяця, всі магнітні носії інформації на нашій Землі були б розмагнічені. Щоправда, з огляду на те, що його маса приблизно дорівнює Сонячній, це було б вже неважливо, оскільки навіть якби Земля і не впала на цю нейтронну зірочку, то крутилася б навколо неї як пригоріла, роблячи повний оборот всього за годину.
Активне динамо
Усі ми знаємо, що енергія любить переходити з однієї форми до іншої. Електрика легко перетворюється на тепло, а кінетична енергія — на потенційну. Величезні конвективні потоки електропровідної магми плазми або ядерної речовини, виявляється, теж можуть вплинути. кінетичну енергіюперетворити на щось незвичайне, наприклад у магнітне поле. Переміщення великих масна зірці, що обертається, у присутності невеликого вихідного магнітного поля можуть призводити до електричним струмам, Що створює поле того ж напряму, що і вихідне. В результаті починається лавиноподібне наростання власного магнітного поля обертового струмопровідного об'єкта. Чим більше поле, тим більше струми, чим більше струми, тим більше поле — і все це через банальні конвективні потоки, зумовлені тим, що гаряча речовина легша за холодну, і тому спливає…
Неспокійне сусідство
Знаменита космічна обсерваторія «Чандра» виявила сотні об'єктів (у тому числі і в інших галактиках), що свідчать про те, що не всім нейтронним зіркам призначено життя на самоті. Такі об'єкти народжуються в подвійних системах, які пережили вибух наднової, що створила нейтронну зірку. А іноді трапляється, що поодинокі нейтронні зірки в щільних зоряних областях типу кульових скупчень захоплюють собі компаньйона. У такому разі нейтронна зірка «викрадатиме» речовину у своєї сусідки. І залежно від того, наскільки масивна зіркаскладе їй компанію, ця «крадіжка» викликатиме різні наслідки. Газ, що тече з компаньйона, масою, меншою, ніж у нашого Сонця, на таку «крихту», як нейтронна зірка, не зможе відразу впасти через надто великий власний кутовий момент, тому він створює навколо неї так званий акреційний диск із «вкраденої» »Матерії. Тертя при накручуванні на нейтронну зірку і стиск у гравітаційному полі розігріває газ до мільйонів градусів, і він починає випускати рентгенівське випромінювання. інше цікаве явище, пов'язане з нейтронними зірками, що мають маломасивний компаньйон, - рентгенівські спалахи (барстери). Вони зазвичай тривають від кількох секунд до кількох хвилин і в максимумі дають зірці світність, що майже в 100 тисяч разів перевищує світність Сонця.
Ці спалахи пояснюють тим, що коли водень і гелій переносяться на нейтронну зірку з компаньйона, вони утворюють щільний шар. Поступово цей шар стає настільки щільним та гарячим, що починається реакція термоядерного синтезуі виділяється дуже багато енергії. За потужністю це еквівалентно вибуху всього ядерного арсеналу землян на кожному квадратному сантиметріповерхні нейтронної зірки протягом хвилини. Зовсім інша картина спостерігається, якщо нейтронна зірка має потужного приятеля. Зірка-гігант втрачає речовину у вигляді зоряного вітру (виходить від поверхні потоку іонізованого газу), і величезна гравітація нейтронної зірки захоплює частину цієї речовини собі. Але тут вступає у свої права магнітне поле, яке змушує падаючу речовину текти по силовим лініямдо магнітних полюсів.
Це означає, що рентгенівське випромінювання насамперед генерується в гарячих точках на полюсах, і якщо магнітна вісь і вісь обертання зірки не збігаються, то яскравість зірки виявляється змінною — це також пульсар, але рентгенівський. Нейтронні зірки у рентгенівських пульсарах мають компаньйонами яскраві зірки-гіганти. У барстерах ж компаньйонами нейтронних зірок є слабкі по блиску зірки малих мас. Вік яскравих гігантів не перевищує кількох десятків мільйонів років, тоді як вік слабких зірок-карликів може налічувати мільярди років, оскільки перші набагато швидше витрачають своє. ядерне паливоніж другі. Звідси випливає, що барстери - це старі системи, в яких магнітне поле встигло з часом ослабнути, а пульсари - відносно молоді, і тому магнітні поля в них сильніші. Можливо, барстери колись у минулому пульсували, а пульсарам ще доведеться спалахувати у майбутньому.
З подвійними системами пов'язують і пульсари з найкоротшими періодами (менше 30 мілісекунд) - так звані мілісекундні пульсари. Незважаючи на їх швидке обертання, вони виявляються не молодими, як слід очікувати, а найстарішими.
Виникають вони з подвійних систем, де стара, нейтронна зірка, що повільно обертається, починає поглинати матерію зі свого, теж вже постарівшого компаньйона (зазвичай червоного гіганта). Падаючи на поверхню нейтронної зірки, матерія передає їй обертальну енергію, змушуючи крутитися дедалі швидше. Відбувається це доти, поки компаньйон нейтронної зірки, майже звільнений від зайвої маси, стане білим карликом, а пульсар не оживе і почне обертатися зі швидкістю сотні обертів на секунду. Втім, нещодавно астрономи виявили дуже незвичайну систему, де компаньйон мілісекундного пульсара є не білий карлик, а гігантська роздута червона зірка. Вчені вважають, що вони спостерігають цю подвійну систему якраз у стадії «звільнення» червоної зірки від зайвої вагиі перетворення на білого карлика. Якщо ця гіпотеза неправильна, тоді зірка-компаньйон може бути звичайною зіркою із кульового скупчення, випадково захопленої пульсаром. Майже всі нейтронні зірки, які відомі в даний час, знайдені або в подвійних рентгенівських системах, або як одиночні пульсари.
І ось нещодавно «Хаббл» помітив у видимому світлінейтронну зірку, яка не є компонентом подвійної системи і не пульсує в рентгенівському та радіодіапазоні. Це дає унікальну можливістьточно визначити її розмір і внести корективи до уявлення про склад та структуру цього химерного класу вигорілих, стислих гравітацією зірок. Ця зірка була виявлена вперше як рентгенівське джерело і випромінює у цьому діапазоні не тому, що збирає водневий газ, коли рухається у просторі, а тому, що вона все ще молода. Можливо, вона є залишком однієї із зірок подвійної системи. Внаслідок вибуху наднової ця подвійна система зруйнувалася і колишні сусідирозпочали незалежну подорож по Всесвіту.
Малятко - пожирач зірок
Як каміння падає на землю, так і велика зірка, Відпускаючи по шматочку свою масу, поступово переміщається на маленького і далекого сусіда, що має велике гравітаційне поле поблизу своєї поверхні. Якби зірки не крутилися довкола загального центрутяжкості, то газовий струмінь міг би просто текти, як потік води з кухля, на маленьку нейтронну зірку. Але оскільки зірки кружляють у хороводі, то матерія, що падає, перш ніж вона опиниться на поверхні, повинна втратити більшу частинусвого моменту імпульсу. І тут взаємне тертя частинок, що рухаються різними траєкторіями, і взаємодія іонізованої плазми, що утворює акреційний диск, з магнітним полем пульсара допомагають процесу падіння матерії успішно закінчитися ударом об поверхню нейтронної зірки в області її магнітних полюсів.
Загадка 4U2127 розгадана
Ця зірка більше 10 років морочила голову астрономам, виявляючи дивну повільну мінливість своїх параметрів і щоразу спалахуючи по-різному. Тільки нові дослідження космічної обсерваторії"Чандра" дозволили розгадати загадкова поведінкацього об'єкта. Виявилося, що це не одна, а дві нейтронні зірки. Причому обидві мають компаньйонів — одну зірку, схожу на наше Сонце, іншу — на невелику блакитну сусідку. Просторово ці пари зірок розділені достатньо великою відстаннюта живуть незалежним життям. А ось на зірковій сферівони проектуються майже одну точку, тому так довго їх і вважали одним об'єктом. Знаходяться ці чотири зірочки в кульовому скупченніМ15 з відривом 34 тис. світлових років.
Відкрите питання
Всього на сьогоднішній день астрономи виявили близько 1200 нейтронних зірок. З них понад 1000 є радіопульсарами, а решта – просто рентгенівськими джерелами. За роки досліджень вчені дійшли висновку, що нейтронні зірки – справжні оригінали. Одні дуже яскраві і спокійні, інші періодично спалахують і видозмінюються зореструсами, треті існують у подвійних системах. Ці зірки відносяться до найзагадковіших і невловимих астрономічних об'єктів, що з'єднують у собі найсильніші гравітаційні та магнітні поля та екстремальні щільності та енергії. І кожне нове відкриття з їхнього бурхливого життя дає вченим унікальні відомості, необхідні для розуміння природи Матерії та еволюції Всесвіту.
Всесвітній стандарт
Надіслати щось за межі Сонячна системадуже навіть непросто, тому разом із космічними кораблями «Піонер-10 і -11», що направилися туди 40 років тому, земляни відправили і послання братам по розуму. Намалювати щось таке, що буде зрозуміло Позаземному Розуму, — завдання не з простих, більше того, ще потрібно було вказати зворотну адресу і дату відправки листа... Наскільки зрозуміло все це зуміли зробити художники, людині зрозуміти важко, але сама ідея використання радіопульсарів для вказівки місця та часу відправлення послання геніальна. Уривчасті промені різної довжини, що виходять з точки, що символізує Сонце, вказують напрямок і відстань до найближчих до Землі пульсарів, а уривчастість лінії — це не що інше, як двійкове позначення періоду їхнього обігу. Найдовший промінь вказує на центр нашої Галактики - Чумацький Шлях. Як одиниця часу на посланні прийнята частота радіосигналу, що випускається атомом водню при зміні взаємної орієнтації спинів (напрямок обертання) протона та електрона.
Знамениті 21 см або 1420 МГц повинні знати всі розумні істоти у Всесвіті. За цими орієнтирами, що вказують на «радіомаяки» Всесвіту, можна буде відшукати землян навіть через багато мільйонів років, а порівнявши записану частоту пульсарів з поточною, можна буде прикинути, коли ці чоловік і жінка благословляли в політ перший космічний корабельпокинув межі Сонячної системи.
В астрономії відомо чимало зірок, блиск яких постійно змінюється, то зростаючи, то падаючи. Є зірки, їх називають цефеїдами (за першою з них, виявленою в сузір'ї Цефея), із строгоперіодичними варіаціями блиску. Посилення та ослаблення яскравості відбувається у різних зірокцього класу з періодами від кількох днів до року. Але до пульсарів ще ніколи не зустрічалися зіркиз таким коротким періодом, як у першого "кембриджського" пульсара.
Слідом за ним дуже короткий часбуло відкрито кілька десятків пульсарів, і періоди деяких із них були ще коротшими. Так, період пульсара, виявленого 1968 р. у центрі Крабовидної туманності, становив 0,033 з. Наразі відомо близько чотирьох сотень пульсарів. Переважна більшість- До 90% - має періоди в межах від 0.3 до 3 с, так що типовим періодом пульсарів можна вважати період в 1 с. Але особливо цікаві пульсари-рекордсмени, період яких менший за типовий. Рекорд пульсара Крабовидної туманності протримався майже півтора десятиліття. Наприкінці 1982 р. у сузір'ї Лисички було виявлено пульсар із періодом 0,00155 з, т. е. 1,55 мс. Обертання з таким разюче коротким періодом означає 642 об/с. Дуже короткі періоди пульсарів послужили першим і найвагомішим аргументом на користь інтерпретації цих об'єктів як нейтронних зірок, що обертаються. Зірка з таким швидким обертанням має бути виключно щільною. Справді, саме її існування можливе лише за умови, що відцентрові сили, пов'язані з обертанням, менше силтяжіння, що зв'язують речовину зірки. Відцентрові сили не можуть розірвати зірку, якщо відцентрове прискорення на екваторі Q2R менше прискорення сили тяжіння GM/R2.
Тут M, R - маса та радіус зірки, Q – кутова частота її обертання, G – гравітаційна постійна. З нерівності для прискорень випливає нерівність для середньої щільності зірки
Q 2 R
M/R 3 = p > Q 2 /G
Якщо взяти період пульсара Крабовидної туманності P=0,033 с, то відповідна частота обертання Q=2p/Р, складе приблизно 200 рад/с. На цій підставі знайдемо нижню межу його густини
P > 6*10 14 кг/м 3
Це дуже значна щільність, яка у мільйони разів. перевищує щільність білих карликів найщільніших зі зірок, що спостерігалися до того. Оцінка щільності за періодом "мілісекундного" пульсара, P=0,00155 с, Q=4000 рад/с, призводить до ще більшого значення:
P > 2*10 17 кг/м 3
Ця густина наближається до густини речовини всередині атомних ядер: = 10 18 .
Настільки компактними, стиснутими до такої високого ступеняможуть бути лише нейтронні зірки: їх щільність справді близька до ядерної Цей висновок підтверджується усією п'ятнадцятирічної історією вивчення пульсарів. Але яке походження швидкого обертання нейтронних зірок-пульсарів? Воно безсумнівно викликане сильним стисненням зіркипри її перетворенні зі "звичайної" зіркиу нейтронну. Зіркизавжди мають обертання з тією чи іншою швидкістю або періодом: Сонце, наприклад, обертається навколо своєї осі з періодом близько місяця. Коли зірка стискається, її обертання прискорюється. З нею відбувається те, що з танцюристом на льоду: притискаючи до себе руки, танцюрист прискорює своє обертання. Тут діє один із основних законів механіки - закон збереження моменту імпульсу (або моменту кількості руху). З нього випливає, що при зміні розмірів тіла, що обертається, змінюється і швидкість його обертання; Проте залишається постійним твір MQR2 (який і є - з точністю до несуттєвого числового множника - момент імпульсу). У цьому творі Q - частота обертання тіла, M - його маса, R - розмір тіла у напрямку, перпендикулярної осіобертання, що у разі сферичної зіркизбігається. з її радіусом. При постійної масі залишається незмінним твір, і, отже, зі зменшенням розміру тіла частота його обертання збільшується за QR 2 закону: QR -2 .
Нейтронна зірка утворюється шляхом стиснення центральної області, ядра зірки, що вичерпала запаси ядерного палива. Ядро R=10 7 має ще попередньо стиснутися до розмірів білого карлика.
Подальше стиск до розміру нейтронної зірки, означає зменшення радіусу в тисячу разів. R = 10 4 м.
Відповідно в мільйон разів має зрости частота обертання і в стільки ж разів має зменшитись його період. Замість, скажімо, місяця зірка здійснює тепер один оберт навколо своєї осі всього за три секунди. Швидше вихідне обертання дає ще короткі періоди. Зараз відомі не тільки пульсари, що випромінюють у радіодіапазоні, - їх називають радіопульсарами, а й рентгенівські пульсари, що випромінюють регулярні імпульси. рентгенівських променів. Вони також виявилися нейтронними зірками; у їхній фізиці багато такого, що ріднить їх із барстерами. Але і радіопульсари, і рентгенівські пульсари відрізняються від барстерів в одному принциповому відношенні: вони мають дуже сильні магнітні поля. Саме магнітні поля - разом із швидким обертанням - і створюють ефект пульсацій, хоч і діють ці поля по-різному в рентгенівських радіопульсарах і пульсарах.
Нейтронні зірки, які часто називають "мертвими", є найдивовижнішими об'єктами. Їх вивчення в останні десятиліття перетворилося на одну з найцікавіших і найбагатших відкриттями областей астрофізики. Інтерес до нейтронних зірок обумовлений не тільки загадковістю їхньої будови, а й колосальною щільністю, і найсильнішими магнітними та гравітаційними полями. Матерія там знаходиться в особливому стані, що нагадує величезне атомне ядро, і ці умови неможливо відтворити у земних лабораторіях.
Народження на кінчику пера
Відкриття в 1932 році нової елементарної частинки нейтрону змусило астрофізиків задуматися над тим, яку роль він може грати в еволюції зірок. Через два роки було висловлено припущення про те, що вибухи наднових зірок пов'язані з перетворенням звичайних зірок на нейтронні. Потім були виконані розрахунки структури та параметрів останніх, і стало ясно, що якщо невеликі зірки (типу нашого Сонця) наприкінці своєї еволюції перетворюються на білих карликів, то важчі стають нейтронними. У серпні 1967 року радіоастрономи при вивченні мерехтіння космічних радіоджерел виявили дивні сигнали - фіксувалися дуже короткі, тривалістю близько 50 мілісекунд, імпульси радіовипромінювання, що повторювалися через певний інтервал часу (близько однієї секунди). Це було зовсім не схоже на звичайну хаотичну картину випадкових нерегулярних коливань радіовипромінювання. Після ретельної перевірки всієї апаратури з'явилася впевненість, що імпульси мають позаземне походження. Астрономів важко здивувати об'єктами, що випромінюють зі змінною інтенсивністю, але в даному випадку період був настільки малий, а сигнали настільки регулярні, що вчені всерйоз припустили, що вони можуть бути вісточками від позаземних цивілізацій.
А тому перший пульсар отримав назву LGM-1 (від англійського Little Green Men «Маленькі Зелені Людини»), хоча спроби знайти якийсь сенс у імпульсах закінчилися безрезультатно. Незабаром були виявлені ще 3 пульсуючі радіоджерела. Їхній період знову виявився набагато меншим за характерні часи коливання та обертання всіх відомих астрономічних об'єктів. Через імпульсний характер випромінювання нові об'єкти стали називати пульсарами. Це відкриття буквально сколихнуло астрономію, і з багатьох радіообсерваторій почали надходити повідомлення про виявлення пульсарів. Після відкриття пульсара в Крабовидної Туманності, що виникла через вибух наднової в 1054 році (ця зірка була видна вдень, про що згадують у своїх літописах китайці, араби і північноамериканці), стало ясно, що пульсари якимось чином пов'язані зі спалахами наднових зірок .
Швидше за все, сигнали йшли від об'єкта, що залишився після вибуху. Минуло чимало часу, перш ніж астрофізики зрозуміли, що пульсари - це і є нейтронні зірки, що швидко обертаються, які вони так довго шукали.
Крабоподібна туманність
Спалах цієї наднової зірки (фото вгорі), що сяяла на земному небосхилі яскравіша за Венеру і видима навіть вдень, стався в 1054 році по земному годиннику. Майже 1 000 років - це дуже маленький термін за космічними мірками, і тим не менш за цей час із залишків зірки, що вибухнула, встигла утворитися найкрасивіша Крабовидна туманність. Дане зображенняє композицією двох картинок: одна з них отримана космічним оптичним телескопом «Хаббл» (відтінки червоного), інша — рентгенівським телескопом"Чандра" (блакитний). Добре видно, що високоенергійні електрони, що випромінюють у рентгенівському діапазоні, дуже швидко втрачають свою енергію, тому блакитні кольорипревалюють лише у центральній частині туманності.
Поєднання двох зображень допомагає більш точно зрозуміти механізм роботи цього дивовижного космічного генератора, що випромінює електромагнітні коливаннянайширшого частотного діапазону від гамма-квантів до радіохвиль. Хоча більшість нейтронних зірок було виявлено по радіовипромінюванню, все ж таки основну кількість енергії вони випускають у гамма-і рентгенівському діапазонах. Нейтронні зірки народжуються дуже гарячими, але досить швидко охолоджуються, і вже у тисячолітньому віці мають температуру поверхні близько 1 000 000 К. Тому лише молоді нейтронні зірки сяють у рентгенівському діапазоні за рахунок суто теплового випромінювання.
Фізика пульсара
Пульсар - це величезний намагнічений дзига, що крутиться навколо осі, що не збігається з віссю магніту. Якби на нього нічого не падало і він нічого не випускав, його радіовипромінювання мало б частоту обертання і ми ніколи б його не почули на Землі. Але справа в тому, що цей дзига має колосальну масу і високу температуру поверхні, та й магнітне поле, що обертається, створює величезне за напруженістю електричне поле, здатне розганяти протони і електрони майже до світлових швидкостей. Причому всі ці заряджені частинки, що носяться навколо пульсара, затиснуті в пастці з колосального магнітного поля. І лише в межах невеликого тілесного кута біля магнітної осі вони можуть вирватися на волю (нейтронні зірки мають найсильніші магнітні поля у Всесвіті, що досягають 10 10 10 14 гаусс, для порівняння: земне поле становить 1 гаус, сонячне 0 0 . Саме ці потоки заряджених частинок і є джерелом того радіовипромінювання, яким і були відкриті пульсари, що опинилися надалі нейтронними зірками. Оскільки магнітна вісь нейтронної зірки необов'язково збігається з віссю її обертання, то при обертанні зірки потік радіохвиль поширюється в космосі подібно до променя проблискового маяка лише на мить прорізаючи навколишню імлу.
Рентгенівські зображення пульсара Крабовидної туманності в активному (ліворуч) та звичайному (праворуч) станах
Найближчий сусід
Даний пульсар знаходиться на відстані всього 450 світлових років від Землі та є подвійною системою з нейтронної зірки та білого карлика з періодом обігу 5,5 дня. М'яке рентгенівське випромінювання, яке приймає супутник ROSAT, випускають розжарені до двох мільйонів градусів полярні шапки PSR J0437-4715. У процесі свого швидкого обертання (період цього пульсара дорівнює 5,75 мілісекунд) він повертається до Землі то одним, то іншим магнітним полюсом, в результаті інтенсивність потоку гамма-квантів змінюється на 33%. Яскравий об'єкт поруч із маленьким пульсаром - це далека галактика, яка з якихось причин активно світиться в рентгенівській ділянці спектра.
Всесильна гравітація
Відповідно до сучасної теорії еволюції масивні зірки закінчують своє життя колосальним вибухом, що перетворює більшу їх частину на газову туманність, що розширюється. В результаті від гіганта, що у багато разів перевищував розміри і масу наше Сонце, залишається щільний гарячий об'єкт розміром близько 20 км, з тонкою атмосферою (з водню і більш важких іонів) і гравітаційним полем, що у 100 млрд. разів перевищує земне. Його і назвали нейтронною зіркою, вважаючи, що він складається головним чином із нейтронів. Речовина нейтронної зірки - найщільніша форма матерії (чайна ложка такого суперядра важить близько мільярда тонн). Дуже короткий період випромінюваних пульсарами сигналів був першим і найголовнішим аргументом на користь того, що це і є нейтронні зірки, що мають величезне магнітне поле і обертаються з шаленою швидкістю. Тільки щільні та компактні об'єкти (розміром всього кілька десятків кілометрів) з потужним гравітаційним полем можуть витримувати таку швидкість обертання, не розлітаючись на шматки через відцентрові сили інерції.
Нейтронна зірка складається з нейтронної рідини з домішкою протонів та електронів. «Ядерна рідина», що дуже нагадує речовину з атомних ядер, у 1014 разів щільніша за звичайну воду. Ця величезна відмінність цілком зрозуміла - адже атоми складаються в основному з порожнього простору, в якому навколо крихітного важкого ядра пурхають легкі електрони. Ядро містить майже всю масу, тому що протони і нейтрони в 2 000 разів важчі за електрони. Екстремальні сили, що виникають при формуванні нейтронної зірки, так стискають атоми, що електрони, вдавлені в ядра, поєднуються з протонами, утворюючи нейтрони. Таким чином народжується зірка, що майже повністю складається з нейтронів. Надщільна ядерна рідина, якщо її принести на Землю, вибухнула б, подібно до ядерної бомби, але в нейтронній зірці вона стійка завдяки величезному гравітаційному тиску. Однак у зовнішніх шарах нейтронної зірки (як і всіх зірок) тиск і температура падають, утворюючи тверду кірку товщиною близько кілометра. Як вважають, вона складається в основному з ядер заліза.
Спалах
Колосальний рентгенівський спалах 5 березня 1979 року, виявляється, стався далеко за межами нашої Галактики, у Великій Магеллановій Хмарі - супутнику нашого Чумацького Шляху, що знаходиться на відстані 180 тис. світлових років від Землі. Спільна обробка гаммавсплеску 5 березня, зафіксованого сімома космічними кораблями, дозволила досить точно визначити положення даного об'єкта, і те, що він знаходиться саме в Магеллановому Хмарі, сьогодні практично не викликає сумнівів.
Подія, що трапилося на даній далекій зірці 180 тис. років тому, важко уявити, але спалахнула вона тоді, як цілих 10 наднових зірок, більш ніж 10 разів перевищивши світність всіх зірок нашої Галактики. Яскрава точка у верхній частині малюнка - це давно і добре відомий SGR-пульсар, а неправильний контур - найбільш ймовірне положення об'єкта, що спалахнув 5 березня 1979 року.
Походження нейтронної зірки
Спалах наднової зірки - це просто перехід частини гравітаційної енергії в теплову. Коли в старій зірці закінчується паливо і термоядерна реакція вже не може розігріти її надра до потрібної температури, відбувається ніби обвалення колапс газової хмари на його центр тяжіння. Енергія, що вивільняється при цьому, розкидає зовнішні шари зірки на всі боки, утворюючи туманність, що розширюється. Якщо зірка маленька, типу нашого Сонця, відбувається спалах і утворюється білий карлик. Якщо маса світила більш ніж у 10 разів перевищує Сонячну, то таке обвалення призводить до спалаху наднової зірки та утворюється звичайна нейтронна зірка. Якщо ж наднова спалахує на місці дуже великої зірки, з масою 20?40 Сонячних, і утворюється нейтронна зірка з масою більшою за три Сонці, то процес гравітаційного стиску набуває незворотного характеру і утворюється чорна діра.
Внутрішня структура
Тверда кірка зовнішніх шарів нейтронної зірки складається з важких атомних ядер, упорядкованих у кубічні грати, з електронами, що вільно літають між ними, чим нагадує земні метали, але набагато щільніші.
Відкрите питання
Хоча нейтронні зірки інтенсивно вивчаються вже близько трьох десятиліть, їхня внутрішня структура достеменно невідома. Більше того, немає твердої впевненості й у тому, що вони справді складаються здебільшого з нейтронів. З просуванням вглиб зірки тиск і щільність збільшуються і матерія може бути настільки стиснута, що вона розпадеться на кварки будівельні блоки протонів і нейтронів. Відповідно до сучасної квантової хромодинаміки кварки не можуть існувати у вільному стані, а поєднуються в нерозлучні «трійки» та «двійки». Але, можливо, біля межі внутрішнього ядра нейтронної зірки ситуація змінюється і кварки вириваються зі свого ув'язнення. Щоб глибше зрозуміти природу нейтронної зірки та екзотичної кваркової матерії, астрономам необхідно визначити співвідношення між масою зірки та її радіусом (середня щільність). Досліджуючи нейтронні зірки з супутниками, можна досить точно виміряти їх масу, але визначити діаметр набагато важче. Нещодавно вчені, використовуючи можливості рентгенівського супутника «XMM-Ньютон», знайшли спосіб оцінки щільності нейтронних зірок, заснований на гравітаційному червоному зміщенні. Незвичайність нейтронних зірок полягає ще й у тому, що при зменшенні маси зірки її радіус зростає в результаті найменший розмір мають найбільш масивні нейтронні зірки.
Чорна вдова
Вибух наднової зірки часто повідомляє новонародженому пульсару чималу швидкість. Така зірка, що летить, з пристойним власним магнітним полем сильно обурює іонізований газ, що заповнює міжзоряний простір. Утворюється своєрідна ударна хвиля, що біжить попереду зірки і розходиться широким конусом після неї. Поєднане оптичне (синьо-зелена частина) і рентгенівське (відтінки червоного) зображення показує, що тут ми маємо справу не просто з газовою хмарою, що світиться, а з величезним потоком елементарних частинок, що випускаються цим мілісекундним пульсаром. Лінійна швидкість Чорної Вдови дорівнює 1 млн. км/год, оборот навколо осі вона робить за 1,6 мс, років їй вже близько мільярда, і вона має зірка-компаньйон, що кружляє біля Вдови з періодом 9,2 години. Свою назву пульсар B1957+20 отримав з тієї простої причини, що його потужне випромінювання просто спалює сусіда, змушуючи «кипіти» і випаровувати газ, що його утворює. Червоний сигароподібний кокон позаду пульсара - це та частина простору, де електрони і протони, що випускаються нейтронною зіркою, випромінюють м'які гамма-кванти.
Результат комп'ютерного моделювання дозволяє дуже наочно, в розрізі, уявити процеси, що відбуваються поблизу пульсара, що швидко летить. Промені, що розходяться від яскравої точки - це умовне зображення того потоку променистої енергії, а також потоку частинок і античасток, що походить від нейтронної зірки. Червоне обведення на межі чорного простору навколо нейтронної зірки і рудих клубів плазми, що світяться - це те місце, де потік релятивістських, що летять майже зі швидкістю світла, часток зустрічається з ущільненим ударною хвилею міжзоряним газом. Різко гальмуючи, частки випускають рентгенівське випромінювання і, втративши основну енергію, вже не так сильно розігрівають газ, що налітає.
Судоми гігантів
Пульсари вважаються однією із ранніх стадій життя нейтронної зірки. Завдяки їх вивченню вчені дізналися і про магнітні поля, і про швидкість обертання, і подальшу долю нейтронних зірок. Постійно спостерігаючи за поведінкою пульсара, можна точно встановити: скільки енергії він втрачає, наскільки сповільнюється, і навіть те, коли він припинить своє існування, сповільнившись настільки, що не зможе випромінювати потужні радіохвилі. Ці дослідження підтвердили багато теоретичних передбачень щодо нейтронних зірок.
Вже до 1968 року було виявлено пульсари з періодом обертання від 0,033 до 2 секунд. Періодичність імпульсів радіопульсара витримується з дивовижною точністю, і спочатку стабільність цих сигналів була вищою за земний атомний годинник. І все-таки в міру прогресу в галузі вимірювання часу для багатьох пульсарів вдалося зареєструвати регулярні зміни їх періодів. Звичайно, це виключно малі зміни, і лише за мільйони років очікується збільшення періоду вдвічі. Відношення поточної швидкості обертання до уповільнення обертання один із способів оцінки віку пульсара. Незважаючи на разючу стабільність радіосигналу, деякі пульсар іноді відчувають так звані «порушення». За дуже короткий інтервал часу (менше за 2 хвилини) швидкість обертання пульсара збільшується на суттєву величину, а потім через деякий час повертається до тієї величини, яка була до порушення. Вважають, що «порушення» можуть бути викликані перегрупуванням маси в межах нейтронної зірки. Але в будь-якому випадку точний механізм поки що невідомий.
Так, пульсар Вела приблизно раз на три роки піддається великим «порушенням», і це робить його дуже цікавим об'єктом для вивчення подібних явищ.
Магнетари
Деякі нейтронні зірки, названі джерелами повторюваних сплесків м'якого гамма-випромінювання SGR, випускають потужні сплески «м'яких» гамма-променів через нерегулярні інтервали. Кількість енергії, що викидається SGR при звичайному спалаху, що триває кілька десятих секунд, Сонце може випромінювати тільки за цілий рік. Чотири відомі SGR знаходяться в межах нашої Галактики і тільки один поза нею. Ці неймовірні вибухи енергії можуть бути викликані зіркотрусами потужними версіями землетрусів, коли розривається тверда поверхня нейтронних зірок і з їх надр вириваються потужні потоки протонів, які, ув'язуючи в магнітному полі, випускають гамма-і рентгенівське випромінювання. Нейтронні зірки були ідентифіковані як джерела потужних гамма-сплесків після величезного гаммаспалаху 5 березня 1979 року, коли було викинуто стільки енергії протягом першої секунди, скільки Сонце випромінює за 1 000 років. Нещодавні спостереження за однією з найбільш «активних» нині нейтронних зірок, схоже, підтверджують теорію про те, що нерегулярні потужні сплески гамма- та рентгенівського випромінювань спричинені зіркотрусами.
У 1998 році раптово отямився від «дрімоти» відомий SGR, який 20 років не подавав ознак активності та виплеснув майже стільки ж енергії, як і гамма-спалах 5 березня 1979 року. Найбільше вразило дослідників під час спостереження цієї подією різке уповільнення швидкості обертання зірки, що говорить про її руйнації. Для пояснення потужних гамма і рентгенівських спалахів було запропоновано модель магнетара нейтронної зірки з надсильним магнітним полем. Якщо нейтронна зірка народжується, обертаючись дуже швидко, то спільний вплив обертання та конвекції, яка відіграє важливу роль у перші кілька секунд існування нейтронної зірки, може створити величезне магнітне поле внаслідок складного процесу, відомого як «активне динамо» (таким самим способом створюється поле всередині Землі та Сонця). Теоретики були вражені, виявивши, що таке динамо, працюючи в гарячій, новонародженій нейтронній зірці, може створити магнітне поле, що у 10 000 разів сильніше, ніж звичайне поле пульсарів. Коли зірка охолоджується (секунд через 10 або 20), конвекція та дія динамо припиняються, але цього часу цілком достатньо, щоб встигло виникнути потрібне поле.
Магнітне поле електропровідної кулі, що обертається, буває нестійким, і різка перебудова його структури може супроводжуватися викидом колосальних кількостей енергії (наочний приклад такої нестійкості - періодичне перекидання магнітних полюсів Землі). Аналогічні речі трапляються і на Сонці у вибухових подіях, названих «сонячними спалахами». У магнетарі доступна магнітна енергія величезна, і цієї енергії цілком достатньо потужності таких гігантських спалахів, як 5 березня 1979 і 27 серпня 1998 років. Подібні події неминуче викликають глибоку ламку та зміни у структурі не тільки електричних струмів в обсязі нейтронної зірки, але й її твердої кори. Іншим загадковим типом об'єктів, що випромінюють потужне рентгенівське випромінювання під час періодичних вибухів, є так звані аномальні рентгенівські пульсари AXP. Вони від звичайних рентгенівських пульсарів тим, що випромінюють лише у рентгенівському діапазоні. Вчені вважають, що SGR та AXP є фазами життя одного і того ж класу об'єктів, а саме магнетарів, або нейтронних зірок, які випромінюють м'які гамма-кванти, черпаючи енергію з магнітного поля. І хоча магнетари сьогодні залишаються дітищами теоретиків немає достатніх даних, підтверджують їх існування, астрономи завзято шукають потрібні докази.
Кандидати у магнетари
Астрономи вже так ґрунтовно вивчили нашу рідну галактику Чумацький Шлях, що їм нічого не варто зобразити її вид збоку, позначивши на ньому становище найпрекрасніших із нейтронних зірок.
Вчені вважають, що AXP і SGR - це просто дві стадії життя одного і того ж гігантського магніту - нейтронної зірки. Перші 10 000 років магнетар - це SGR - пульсар, видимий у звичайному світлі і дає спалахи м'якого рентгенівського випромінювання, що повторюються, а наступні мільйони років він, вже як аномальний пульсар AXP, зникає з видимого діапазону і пахне тільки в рентгенівському.
Найсильніший магніт
Аналіз даних, отриманих супутником RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) при спостереженнях незвичайного пульсара SGR 1806-20, показав, що це джерело є найпотужнішим із відомих на сьогоднішній день магнітів у Всесвіті. Величина його поля була визначена не тільки на підставі непрямих даних (щодо уповільнення пульсара), а й практично прямо з вимірювання частоти обертання протонів в магнітному полі нейтронної зірки. Магнітне поле поблизу поверхні цього магнітара досягає 1015гаус. Якби він був, наприклад, на орбіті Місяця, всі магнітні носії інформації на нашій Землі були б розмагнічені. Щоправда, з огляду на те, що його маса приблизно дорівнює Сонячній, це було б вже неважливо, оскільки навіть якби Земля і не впала на цю нейтронну зірочку, то крутилася б навколо неї як пригоріла, роблячи повний оборот всього за годину.
Активне динамо
Усі ми знаємо, що енергія любить переходити з однієї форми до іншої. Електрика легко перетворюється на тепло, а кінетична енергія в потенційну. Величезні конвективні потоки електропровідної магми плазми або ядерної речовини, виявляється, теж можуть свою кінетичну енергію перетворити на щось незвичайне, наприклад в магнітне поле. Переміщення великих мас на зірці, що обертається в присутності невеликого вихідного магнітного поля можуть призводити до електричних струмів, що створює поле того ж напрямку, що і вихідне. В результаті починається лавиноподібне наростання власного магнітного поля обертового струмопровідного об'єкта. Чим більше поле, тим більше струми, чим більше струми, тим більше поле і все це через банальні конвективні потоки, обумовлені тим, що гаряча речовина легша за холодну, і тому спливає
Неспокійне сусідство
Знаменита космічна обсерваторія «Чандра» виявила сотні об'єктів (у тому числі і в інших галактиках), що свідчать про те, що не всім нейтронним зіркам призначено життя на самоті. Такі об'єкти народжуються в подвійних системах, які пережили вибух наднової, що створила нейтронну зірку. А іноді трапляється, що поодинокі нейтронні зірки в щільних зоряних областях типу кульових скупчень захоплюють собі компаньйона. У такому разі нейтронна зірка «викрадатиме» речовину у своєї сусідки. І в залежності від того, наскільки масивна зірка складе їй компанію, ця «крадіжка» викликатиме різні наслідки. Газ, що тече з компаньйона, масою, меншою, ніж у нашого Сонця, на таку «крихту», як нейтронна зірка, не зможе відразу впасти через надто великий власний кутовий момент, тому він створює навколо неї так званий акреційний диск із «вкраденої» »Матерії. Тертя при накручуванні на нейтронну зірку і стиск у гравітаційному полі розігріває газ до мільйонів градусів, і він починає випускати рентгенівське випромінювання. Інше цікаве явище, пов'язане з нейтронними зірками, що мають маломасивного компаньйона, - рентгенівські спалахи (барстери). Вони зазвичай тривають від кількох секунд до кількох хвилин і в максимумі дають зірці світність, що майже в 100 тисяч разів перевищує світність Сонця.
Ці спалахи пояснюють тим, що коли водень і гелій переносяться на нейтронну зірку з компаньйона, вони утворюють щільний шар. Поступово цей шар стає настільки щільним та гарячим, що починається реакція термоядерного синтезу та виділяється величезна кількість енергії. За потужністю це еквівалентно вибуху всього ядерного арсеналу землян на кожному квадратному сантиметрі поверхні нейтронної зірки протягом хвилини. Зовсім інша картина спостерігається, якщо нейтронна зірка має потужного приятеля. Зірка-гігант втрачає речовину у вигляді зоряного вітру (виходить від поверхні потоку іонізованого газу), і величезна гравітація нейтронної зірки захоплює частину цієї речовини собі. Але тут вступає у свої права магнітне поле, яке змушує падаючу речовину текти силовими лініями до магнітних полюсів.
Це означає, що рентгенівське випромінювання перш за все генерується в гарячих точках на полюсах, і якщо магнітна вісь і вісь обертання зірки не збігаються, то яскравість зірки виявляється змінною - це теж пульсар, але тільки рентгенівський. Нейтронні зірки у рентгенівських пульсарах мають компаньйонами яскраві зірки-гіганти. У барстерах ж компаньйонами нейтронних зірок є слабкі по блиску зірки малих мас. Вік яскравих гігантів не перевищує кількох десятків мільйонів років, тоді як вік слабких зірок-карликів може налічувати мільярди років, оскільки перші набагато швидше витрачають своє ядерне паливо, ніж другі. Звідси випливає, що барстери - це старі системи, в яких магнітне поле встигло з часом ослабнути, а пульсари - відносно молоді, і тому магнітні поля в них сильніші. Можливо, барстери колись у минулому пульсували, а пульсарам ще доведеться спалахувати у майбутньому.
З подвійними системами пов'язують і пульсари з найкоротшими періодами (менше 30 мілісекунд) так звані мілісекундні пульсари. Незважаючи на їх швидке обертання, вони виявляються не молодими, як слід очікувати, а найстарішими.
Виникають вони з подвійних систем, де стара, нейтронна зірка, що повільно обертається, починає поглинати матерію зі свого, теж вже постарівшого компаньйона (зазвичай червоного гіганта). Падаючи на поверхню нейтронної зірки, матерія передає їй обертальну енергію, змушуючи крутитися дедалі швидше. Відбувається це доти, поки компаньйон нейтронної зірки, майже звільнений від зайвої маси, стане білим карликом, а пульсар не оживе і почне обертатися зі швидкістю сотні обертів на секунду. Втім, нещодавно астрономи виявили вельми незвичайну систему, де компаньйоном мілісекундного пульсара є не білий карлик, а гігантська роздута червона зірка. Вчені вважають, що вони спостерігають цю подвійну систему якраз у стадії «звільнення» червоної зірки від зайвої ваги та перетворення на білого карлика. Якщо ця гіпотеза неправильна, тоді зірка-компаньйон може бути звичайною зіркою із кульового скупчення, випадково захопленої пульсаром. Майже всі нейтронні зірки, які відомі в даний час, знайдені або в подвійних рентгенівських системах, або як одиночні пульсари.
І ось нещодавно «Хаббл» помітив у видимому світлі нейтронну зірку, яка не є компонентом подвійної системи та не пульсує у рентгенівському та радіодіапазоні. Це дає унікальну можливість точно визначити її розмір і внести корективи до уявлення про склад і структуру цього химерного класу зірок, що вигоріли, стиснуті гравітацією. Ця зірка була виявлена вперше як рентгенівське джерело і випромінює у цьому діапазоні не тому, що збирає водневий газ, коли рухається у просторі, а тому, що вона все ще молода. Можливо, вона є залишком однієї із зірок подвійної системи. Внаслідок вибуху наднової ця подвійна система зруйнувалася і колишні сусіди розпочали незалежну подорож Всесвітом.
Малютка - пожирач зірок
Як каміння падає на землю, так і велика зірка, відпускаючи по шматочку свою масу, поступово переміщається на маленького та далекого сусіда, що має величезне гравітаційне поле поблизу своєї поверхні. Якби зірки не крутилися навколо загального центру тяжіння, то газовий струмінь міг би просто текти, як потік води з кухля, на маленьку нейтронну зірку. Але оскільки зірки кружляють у хороводі, то матерія, що падає, перш ніж вона опиниться на поверхні, повинна втратити більшу частину свого моменту імпульсу. І тут взаємне тертя частинок, що рухаються різними траєкторіями, і взаємодія іонізованої плазми, що утворює акреційний диск, з магнітним полем пульсара допомагають процесу падіння матерії успішно закінчитися ударом об поверхню нейтронної зірки в області її магнітних полюсів.
Загадка 4U2127 розгадана
Ця зірка більше 10 років морочила голову астрономам, виявляючи дивну повільну мінливість своїх параметрів і щоразу спалахуючи по-різному. Лише новітні дослідження космічної обсерваторії «Чандра» дозволили розгадати загадкову поведінку цього об'єкта. Виявилося, що це не одна, а дві нейтронні зірки. Причому обидві мають компаньйонів — одну зірку, схожу на наше Сонце, іншу — на невелику блакитну сусідку. Просторово ці пари зірок розділені досить великою відстанню і живуть незалежним життям. А от на зірковій сфері вони проектуються майже в одну точку, тож так довго їх і вважали за один об'єкт. Знаходяться ці чотири зірочки у кульовому скупченні М15 з відривом 34 тис. світлових років.
Відкрите питання
Всього на сьогоднішній день астрономи виявили близько 1200 нейтронних зірок. З них понад 1000 є радіопульсарами, а решта - просто рентгенівськими джерелами. За роки досліджень вчені дійшли висновку, що нейтронні зірки – справжні оригінали. Одні дуже яскраві і спокійні, інші періодично спалахують і видозмінюються зоретрусами, треті існують у подвійних системах. Ці зірки відносяться до найзагадковіших і невловимих астрономічних об'єктів, що з'єднують у собі найсильніші гравітаційні та магнітні поля та екстремальні щільності та енергії. І кожне нове відкриття з їхнього бурхливого життя дає вченим унікальні відомості, необхідні для розуміння природи Матерії та еволюції Всесвіту.
Всесвітній стандарт
Надіслати що-небудь за межі Сонячної системи дуже навіть непросто, тому разом з космічними кораблями «Піонер-10 і -11», які туди рушили 30 років тому, земляни відправили і послання братам по розуму. Намалювати щось таке, що буде зрозуміло Позаземному Розуму, завдання не з простих, більше того, ще потрібно було вказати зворотну адресу і дату відправки листа... Наскільки зрозуміло все це зуміли зробити художники, людині зрозуміти важко, але сама ідея використання радіопульсарів для вказівки місця та часу відправлення послання геніальна. Уривчасті промені різної довжини, що виходять з точки, що символізує Сонце, вказують напрямок і відстань до найближчих до Землі пульсарів, а переривчастість лінії – це не що інше, як двійкове позначення періоду їхнього обігу. Найдовший промінь вказує на центр нашої Галактики - Чумацький Шлях. Як одиниця часу на посланні прийнята частота радіосигналу, що випускається атомом водню при зміні взаємної орієнтації спинів (напрямок обертання) протона та електрона.
Знамениті 21 см або 1420 МГц повинні знати всі розумні істоти у Всесвіті. За цими орієнтирами, що вказують на «радіомаяки» Всесвіту, можна буде відшукати землян навіть через багато мільйонів років, а порівнявши записану частоту пульсарів з поточною, можна буде прикинути, коли ці чоловік і жінка благословляли в політ перший космічний корабель, що покинув межі Сонячної системи.
Микола Андрєєв
Передбачені теоретиками, зокрема, академіком Л. А. Ландау 1932 року.
Перетворення зірок
Зірки не вічні. Залежно від того, якою була зірка та як протікало її існування, зірка перетворитьсяабо в білого карлика, або в нейтронну зірку.
Якщо зірка колапсує, то утворює чорну діркув просторі.
Такі уявлення про «смерть» зірок, розвинені академіком Я. Б. Зельдовичемта його учнями. Білі карлики відомі дуже давно.
Протягом трьох десятків років довкола цього передбачення точилися суперечки. Суперечки, але не пошуки. Шукати нейтронні зірки засобами наземних обсерваторій було безглуздо: видимих променів вони, мабуть, не випромінюють, а промені інших ділянок електромагнітного спектра безсилі подолати броньовий щит земної атмосфери.
Всесвіт із космічного простору
Пошуки почалися лише тоді, коли виникла можливість поглянути на Всесвіт із космічного простору.
Наприкінці 1967 року астрономи зробили сенсаційне відкриття. У певній точці неба раптово спалахував і через соті частки секунди згасав точкове джерело радіопроменів. Приблизно через секунду спалах повторювався. Ці повторення наслідували один за одним з точністю корабельного хронометра. Здавалося, крізь чорну ніч Всесвіту спостерігачам підморгує далекий маяк.
Потім таких маяків стало відомо чимало. Виявилося, що вони відрізняються один від одного періодичністю променевих імпульсів, складом випромінювання. Більшість пульсарів- так назвали ці новознайдені зірки - мало повну тривалість періоду від чверті секунди до чотирьох секунд.
Сьогодні кількість відомих науці пульсарів становить близько 2000. І можливості нових відкриттів далеко не вичерпані.
Пульсари і є нейтронні зірки. Важко уявити собі якийсь інший механізм, який із залізною точністю запалює і гасить спалах пульсара, ніж обертання самої зірки. З одного боку зірки «встановлене» джерело випромінювання, і при кожному обороті її навколо осі вилучений промінь на мить падає і на нашу Землю.
Але які ж зірки здатні обертатися зі швидкістю кількох обертів на секунду? Нейтронні – і жодні інші.
Наше , наприклад, робить один оборот майже за 25 діб; збільште швидкість - і відцентрові сили просто розірвуть його, рознесуть на частини.
Однак на нейтронних зірок , відбувається стиснення речовини до щільності, неймовірної в звичайних умовах. Кожен кубічний сантиметрречовини нейтронної зірки у земних умовах важив би від 100 тисяч до 10 мільярдів тонн!
Фатальний стиск різко зменшує діаметр зірки. Якщо у своєму сяючому житті зірки мають діаметри сотні тисяч і мільйони кілометрів, то радіуси нейтронних зірок рідко
перевищують 20-30 км. Такий невеликий «маховик», і до того ж міцно склепаний силами всесвітнього тяжіння, можна розкрутити і зі швидкістю кілька оборотів в секунду - він не розвалиться.
Нейтронна зірка має обертатися дуже швидко. Чи бачили ви, як крутиться балерина, піднявшись на одному носку і щільно притиснувши руки до тіла? Але вона розкинула руки - її обертання відразу ж сповільнилося.
Фізик скаже: збільшився момент інерції. У нейтронної зірки в міру зменшення її радіусу момент інерції, навпаки, зменшується, вона хіба що «притискає руки» дедалі ближче до тіла. Швидкість її обертання у своїй швидко зростає. І коли діаметр зірки зменшиться до зазначеної вище величини, число її обертів навколо осі має виявитися саме таким, яке забезпечує ефект пульсара.
Фізикам дуже хотілося б опинитися на поверхні нейтронної зірки та поставити кілька дослідів. Адже там мають існувати умови, подібних до яких немає більше ніде: фантастична величина гравітаційного полята фантастична напруженість поля магнітного.
За розрахунками вчених, якщо зірка, що стискалася, мала магнітне поле дуже скромної величини - в один ерстед (магнітне поле Землі, що покірно повертає синю стрілку компаса на північ, дорівнює приблизно половині ерстеда), то у нейтронної зірки напруженість поля може досягати і 100 мільйонів і триллі !
У 20-х роках ХХ століття, у період своєї роботи в лабораторії Е. Резерфорда, відомий радянський фізикакадемік П. Л. Капіцапоставив досвід отримання надсильних магнітних полів. Йому вдалося отримати обсягом двох кубічних сантиметрів магнітне поле небувалої напруженості - до 320 тисяч ерстед. Звичайно, зараз цей рекорд перевищено.
Шляхом найскладніших хитрощів, обрушивши на єдиний виток соленоїда цілу електричну ніагару - потужність мільйон кіловат - і вибухаючи при цьому допоміжний пороховий заряд, примудряються отримати напруженість магнітного поля до 25 мільйонів ерстед.
Існує це поле кілька мільйонних часток секунди. А на нейтронній зірці можливе постійне поле у тисячі разів більше!
Будова нейтронної зірки
Радянський вчений академік В. Л. Гінзбургнамалював досить докладну картину будови нейтронної зірки. Поверхневі її шари повинні перебувати в твердому стані, і вже на глибині кілометра з підвищенням температури тверда кора повинна змінюватися нейтронною рідиною, що містить у своєму складі деяку домішку протонів і електронів, що є рідкістю дивовижною за своїми властивостями, надплинною і надпровідною.
Будова нейтронної зірки пульсар У земних умовах єдиний прикладНадплинна рідина - це поведінка так званого гелію-2, рідкого гелію, при температурах, близьких до абсолютного нуля. Гелій-2 здатний миттєво витекти із судини крізь дрібний отвір, здатний, нехтуючи силою тяжкості, підніматися стіною пробірки вгору.
Надпровідність також відома в земних умовах лише за дуже низьких температур. Як і надплинність, вона – прояв у наших умовах законів світу елементарних частинок.
У самому центрі нейтронної зірки, на думку академіка В. Л. Гінзбурга, може знаходитися не надплинне і надпровідне ядро.
Два гігантські поля - гравітаційне та магнітне, створюють навколо нейтронної зірки своєрідний вінець. Вісь обертання зірки не збігається з магнітною віссю, це і викликає ефект пульсара.
Якщо уявити, що магнітний полюсЗемлі, (докладніше: ) знаходиться на місці озера Байкал і що на цьому місці встановлена антена радіопередавача, спрямована в зеніт, з досить вузьким променем спрямованості, будь-яка область простору, що потрапляє в зону «видимості» цього променя, періодично отримуватиме сигнали передавача.
Таким чином, нейтронна зірка пульсар випромінює вузькоспрямовані потоки радіовипромінювання, які в результаті обертання нейтронної зірки потрапляють у поле зору спостерігача через рівні проміжки часу.