Sao xung neutron. Giải thích: sao neutron

Tamerlane và Bereke Mir Seyid Bereke. Anh ấy là ai? Nó đến từ đâu? Và tại sao lại có quá ít lịch sử chính thức bảo tồn những sự thật quan trọng từ cuộc đời của Sheikh? Tại sao các chiến binh của Timur ra trận với tiếng kêu: Allayar! Khái niệm Allayar có nghĩa là gì? .. Câu trả lời cho những câu hỏi này và nhiều câu hỏi khác được lưu giữ trong chuyên luận “Sự toàn năng”, do chính Mir Seyid Bereke viết, thật không may, ngày nay nó đã bị giấu kín với công chúng trong thư viện Vatican. Vì vậy, một chút về chuyên luận “Toàn năng”, bắt đầu bằng dòng chữ: “Sau khi Atlantis bị phá hủy vì tất cả những điều ác đã gây ra, chỉ còn lại rất ít người trên Trái đất…. Và dưới sự lãnh đạo tinh thần của chị em Allat, Thiên niên kỷ vàng đã được tạo ra và tồn tại trong 1000 năm... Đã có chế độ mẫu hệ hay còn gọi là Thời đại Thánh... Đã có đoàn kết mọi người, đã từng là ngôn ngữ chung và một dấu hiệu duy nhất... Thời gian trôi qua và sau khi chị em Allat rời đi, AllatKhyara vẫn ở lại - những người ở bên cạnh chị em Allat... Họ đã giúp đỡ họ và học hỏi từ họ. Và họ vẫn là những người nắm giữ Tri thức... Trong một thời gian, họ cố gắng giúp mọi người đạt được thỏa thuận với nhau... Nhưng cuối cùng số lượng người tăng lên, điều này dẫn đến việc các thị tộc và khu định cư bắt đầu hình thành, mọi người bắt đầu cạnh tranh với nhau. Lệnh AllatKhyaRa lần đầu tiên trở nên hỗn hợp, nghĩa là đàn ông bắt đầu tham gia và cuối cùng họ thay thế hoàn toàn phụ nữ. Chế độ phụ hệ đến thì cũng chia rẽ. Một mặt, các Archon được hình thành, mặt khác là các La Hán, và những người nắm giữ Kiến thức này vẫn còn... Những người lưu giữ này được gọi là AllatKhyaRa... Họ truyền lại Kiến thức, như một quy luật, từ cha sang con trai, hoặc từ ông nội đến cháu trai... Dần dần AllatKhyaRa (Đi vào cuộc sống) đổi thành AllayaRa (Thần yêu thích hoặc người theo Chúa)…” Các chiến binh của Tamerlane ra trận theo lời của Allayar. Tại sao? Bởi vì họ đã chiến đấu vì Bereke nên họ cảm nhận được sức mạnh, sức mạnh và sự hỗ trợ của anh ấy. Trên thực tế, họ tham chiến không phải vì Timur, mà vì Seyid Mir Bereke... Sheikh gốc từ Mecca... Hậu duệ trực tiếp của Nhà tiên tri Muhammad (cầu bình an cho ông ấy)... Người bảo vệ Tri thức... Thực tế là , Timur trở thành Tamerlane nhờ sự hỗ trợ mà người cố vấn tinh thần của anh ấy đã dành cho anh ấy... Chôn cất Tamerlane dưới chân mộ Bereke... Vatican đã có lúc cung cấp một số kiến thức từ chuyên luận "Toàn năng" của Bereke, trong số những thứ khác, cũng đã nói về cách kiểm soát quần chúng và cách kiểm soát vật chất - với Hitler và giới tinh hoa Đức Quốc xã. Làm sao ví dụ rõ ràng- đây là những gì Hitler đã làm với đám đông trong các bài phát biểu. (Đây không phải là tài năng hùng biện của ông, như lịch sử cho chúng ta biết ngày nay, mà là kiến thức từ chuyên luận của Seyyid Mir Bereke, do việc sử dụng nó mà một số phụ nữ thậm chí còn đạt được cực khoái trong các bài phát biểu của Hitler). Đây là một bằng chứng khác hoạt động tội phạm Vatican, các hoạt động chống lại con người của nó. Sau 200 năm, Sufi Allayar đã cố gắng truyền đạt kiến thức này trong chuyên luận “Về sự vĩnh cửu” của mình, nhưng đã bóp méo nó một cách đáng kể. Bức ảnh được chụp ở Samarkand, lăng mộ của Amir Timur.

Ngày 29 tháng 8 năm 2013 , 22:33

Sao neutron, thường được gọi là sao “chết”, là những vật thể đáng kinh ngạc. Nghiên cứu của họ trong những thập kỷ gần đây đã trở thành một trong những lĩnh vực vật lý thiên văn hấp dẫn và giàu khám phá nhất. Sự quan tâm đến các sao neutron không chỉ do bí ẩn về cấu trúc của chúng mà còn do mật độ khổng lồ cũng như từ trường và lực hấp dẫn mạnh của chúng. Vấn đề ở đó là tình trạng đặc biệt, giống như một hạt nhân nguyên tử khổng lồ và những điều kiện này không thể tái tạo được trong các phòng thí nghiệm trên trái đất.

Sinh ra ở đầu bút

Việc phát hiện ra một hạt cơ bản mới, neutron, vào năm 1932 đã buộc các nhà vật lý thiên văn phải tự hỏi nó có vai trò gì trong quá trình tiến hóa của các ngôi sao. Hai năm sau, người ta cho rằng các vụ nổ siêu tân tinh có liên quan đến sự biến đổi của các ngôi sao bình thường thành sao neutron. Sau đó, các tính toán được thực hiện về cấu trúc và các thông số của ngôi sao sau, và rõ ràng là nếu các ngôi sao nhỏ (như Mặt trời của chúng ta) khi kết thúc quá trình tiến hóa của chúng biến thành sao lùn trắng, thì những ngôi sao nặng hơn sẽ trở thành sao neutron. Vào tháng 8 năm 1967, các nhà thiên văn vô tuyến khi nghiên cứu sự nhấp nháy của các nguồn vô tuyến vũ trụ đã phát hiện ra những tín hiệu lạ - rất ngắn, kéo dài khoảng 50 mili giây, các xung phát xạ vô tuyến được ghi lại, lặp lại trong một khoảng thời gian xác định nghiêm ngặt (khoảng một giây). Điều này hoàn toàn khác với bức tranh hỗn loạn thông thường về những biến động ngẫu nhiên, bất thường trong phát xạ vô tuyến. Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng tất cả các thiết bị, tôi tin chắc rằng các xung đã nguồn gốc ngoài trái đất. Các nhà thiên văn học khó có thể ngạc nhiên trước những vật thể phát ra cường độ thay đổi, nhưng trong trong trường hợp này khoảng thời gian quá ngắn và các tín hiệu đều đặn đến mức các nhà khoa học nghiêm túc cho rằng chúng có thể là tin tức từ các nền văn minh ngoài Trái đất.

Vì vậy, sao xung đầu tiên được đặt tên là LGM-1 (từ tiếng anh nhỏ Những người đàn ông xanh - “Little Green Men”), mặc dù những nỗ lực tìm kiếm bất kỳ ý nghĩa nào trong những xung động nhận được đều vô ích. Chẳng bao lâu sau, thêm 3 nguồn sóng vô tuyến nữa được phát hiện. Chu kỳ của chúng hóa ra lại nhỏ hơn nhiều so với thời gian dao động và quay đặc trưng của tất cả các vật thể thiên văn đã biết. Do tính chất xung của bức xạ, các vật thể mới bắt đầu được gọi là ẩn tinh. Khám phá này thực sự đã làm rung chuyển ngành thiên văn học và các báo cáo về việc phát hiện sao xung bắt đầu đến từ nhiều đài quan sát vô tuyến. Sau khi phát hiện ra một sao xung trong Tinh vân Con Cua, phát sinh do một vụ nổ siêu tân tinh vào năm 1054 (ngôi sao này có thể nhìn thấy vào ban ngày, như người Trung Quốc, người Ả Rập và người Bắc Mỹ đề cập trong biên niên sử của họ), người ta thấy rõ rằng sao xung bằng cách nào đó liên quan đến vụ nổ siêu tân tinh.

Nhiều khả năng tín hiệu đến từ một vật thể còn sót lại sau vụ nổ. Phải mất một thời gian dài các nhà vật lý thiên văn mới nhận ra rằng xung là những sao neutron quay nhanh mà họ đã tìm kiếm bấy lâu nay.

Mặc dù hầu hết các sao neutron được phát hiện bằng phát xạ vô tuyến, nhưng chúng phát ra phần lớn năng lượng trong phạm vi tia gamma và tia X. Sao neutron sinh ra rất nóng, nhưng nguội đi đủ nhanh và ở độ tuổi một nghìn năm, chúng có nhiệt độ bề mặt khoảng 1.000.000 K. Do đó, chỉ những sao neutron trẻ mới tỏa sáng trong phạm vi tia X do bức xạ nhiệt thuần túy.

Vật lý xung

Một ẩn tinh đơn giản là một đỉnh từ hóa khổng lồ quay quanh một trục không trùng với trục của nam châm. Nếu không có gì rơi vào nó và nó không phát ra bất cứ thứ gì thì bức xạ vô tuyến của nó sẽ có tần số quay và chúng ta sẽ không bao giờ nghe thấy nó trên Trái đất. Nhưng thực tế là phần đỉnh này có khối lượng khổng lồ và nhiệt độ cao bề mặt, và từ trường quay tạo ra một điện trường cực lớn, có khả năng gia tốc các proton và electron gần bằng tốc độ ánh sáng. Hơn nữa, tất cả các hạt tích điện chạy quanh xung quanh ẩn tinh đều bị mắc kẹt trong từ trường khổng lồ của nó. Và chỉ trong một góc đặc nhỏ so với trục từ, chúng mới có thể thoát ra tự do (sao neutron có từ trường mạnh nhất trong Vũ trụ, đạt tới 10 10 -10 14 gauss, để so sánh: từ trường của trái đất là 1 gauss, từ trường của mặt trời là 10 gauss -50 gauss). Chính những dòng hạt tích điện này là nguồn phát xạ vô tuyến mà qua đó các xung được phát hiện, sau này hóa ra là sao neutron. Vì trục từ của sao neutron không nhất thiết trùng với trục quay của nó, nên khi ngôi sao quay, một luồng sóng vô tuyến truyền trong không gian giống như đèn hiệu nhấp nháy - chỉ cắt xuyên qua bóng tối xung quanh trong giây lát.

Hình ảnh tia X của sao xung Tinh vân Con Cua ở trạng thái hoạt động (trái) và bình thường (phải)

hàng xóm gần nhất
Sao xung này chỉ cách Trái đất 450 năm ánh sáng và là hệ nhị phân gồm sao neutron và sao lùn trắng có chu kỳ quỹ đạo là 5,5 ngày. Mềm mại bức xạ tia X, được vệ tinh ROSAT thu được, được phát ra từ các mũ cực PSR J0437-4715, được làm nóng đến hai triệu độ. Trong quá trình quay nhanh của nó (chu kỳ của pulsar này là 5,75 mili giây), nó quay về phía Trái đất bằng một hoặc một cực từ khác, kết quả là cường độ của dòng tia gamma thay đổi 33%. Vật thể sáng bên cạnh ẩn tinh nhỏ là một thiên hà ở xa, vì lý do nào đó thiên hà này phát sáng tích cực trong vùng tia X của quang phổ.

Lực hấp dẫn toàn năng

Theo lý thuyết hiện đại Trong quá trình tiến hóa, những ngôi sao khổng lồ kết thúc cuộc đời của chúng bằng một vụ nổ khổng lồ, biến hầu hết chúng thành một tinh vân khí đang giãn nở. Kết quả là, những gì còn sót lại từ một ngôi sao khổng lồ có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần Mặt trời của chúng ta là một vật thể nóng dày đặc có kích thước khoảng 20 km, với bầu khí quyển mỏng (gồm hydro và các ion nặng hơn) và trường hấp dẫn lớn hơn 100 tỷ lần so với Mặt trời của chúng ta. đó của Trái Đất. Nó được gọi là sao neutron vì tin rằng nó bao gồm chủ yếu là neutron. Vật chất sao neutron là dạng vật chất đậm đặc nhất (một thìa cà phê siêu hạt nhân như vậy nặng khoảng một tỷ tấn). Khoảng thời gian rất ngắn của tín hiệu phát ra từ các xung là lập luận đầu tiên và quan trọng nhất ủng hộ thực tế rằng đây là những sao neutron, sở hữu từ trường cực lớn và quay với tốc độ chóng mặt. Chỉ những vật thể dày đặc và nhỏ gọn (kích thước chỉ vài chục km) có trường hấp dẫn mạnh mới có thể chịu được tốc độ quay như vậy mà không rơi ra từng mảnh do lực quán tính ly tâm.

sao neutron bao gồm một chất lỏng neutron với sự kết hợp của proton và electron. "Chất lỏng hạt nhân", rất giống với chất từ hạt nhân nguyên tử, đậm đặc hơn 1014 lần so với nước thông thường. Sự khác biệt to lớn này là điều dễ hiểu - xét cho cùng, các nguyên tử chủ yếu bao gồm không gian trống rỗng, trong đó các electron nhẹ chuyển động xung quanh một hạt nhân nặng và nhỏ. Hạt nhân chứa gần như toàn bộ khối lượng, vì proton và neutron nặng hơn electron 2.000 lần. Các lực cực mạnh được tạo ra bởi sự hình thành sao neutron nén các nguyên tử đến mức các electron bị ép vào hạt nhân kết hợp với các proton để tạo thành neutron. Bằng cách này, một ngôi sao được sinh ra, bao gồm gần như toàn bộ neutron. Chất lỏng hạt nhân siêu đậm đặc nếu được đưa tới Trái Đất sẽ phát nổ như thế nào bom hạt nhân, nhưng ở sao neutron, nó ổn định do áp suất hấp dẫn rất lớn. Tuy nhiên, ở các lớp bên ngoài của sao neutron (thực ra là của tất cả các sao), áp suất và nhiệt độ giảm xuống, tạo thành lớp vỏ rắn dày khoảng một km. Người ta tin rằng nó bao gồm chủ yếu là hạt nhân sắt.

đèn flash
Hóa ra, vụ bùng phát tia X khổng lồ vào ngày 5 tháng 3 năm 1979 đã xảy ra vượt xa Thiên hà của chúng ta, trong Đám mây Magellan Lớn, một vệ tinh của Dải Ngân hà của chúng ta, nằm cách Trái đất 180 nghìn năm ánh sáng. Việc xử lý chung vụ nổ tia gamma vào ngày 5 tháng 3, được ghi lại bởi bảy tàu vũ trụ, giúp xác định khá chính xác vị trí của vật thể này và thực tế là nó nằm chính xác trong Đám mây Magellanic ngày nay thực tế là không còn nghi ngờ gì nữa.

Sự kiện xảy ra trên ngôi sao xa xôi này cách đây 180 nghìn năm thật khó tưởng tượng, nhưng khi đó nó lóe sáng như 10 siêu tân tinh, gấp hơn 10 lần độ sáng của tất cả các ngôi sao trong Thiên hà của chúng ta. chấm sángở phần trên của hình là một xung SGR dài và nổi tiếng, và đường viền không đều là vị trí có khả năng xảy ra nhất của vật thể bùng lên vào ngày 5 tháng 3 năm 1979.

Nguồn gốc của sao neutron
đèn flash siêu tân tinh- đây đơn giản là sự chuyển đổi một phần năng lượng hấp dẫn thành năng lượng nhiệt. Khi một ngôi sao già hết nhiên liệu và phản ứng nhiệt hạch không thể làm nóng độ sâu của nó đến nhiệt độ cần thiết nữa, một sự sụp đổ xảy ra - sự sụp đổ của đám mây khí vào trọng tâm của nó. Năng lượng được giải phóng trong quá trình này làm phân tán các lớp bên ngoài của ngôi sao theo mọi hướng, tạo thành một tinh vân đang giãn nở. Nếu ngôi sao nhỏ, giống như Mặt trời của chúng ta, thì một vụ nổ sẽ xảy ra và một sao lùn trắng được hình thành. Nếu khối lượng của ngôi sao lớn hơn 10 lần khối lượng Mặt trời thì sự sụp đổ như vậy sẽ dẫn đến vụ nổ siêu tân tinh và sự hình thành một ngôi sao neutron thông thường. Nếu một siêu tân tinh phun trào thay cho một ngôi sao rất lớn, có khối lượng gấp 20-40 lần năng lượng mặt trời và một ngôi sao neutron có khối lượng lớn hơn ba lần năng lượng mặt trời được hình thành thì quá trình nén hấp dẫn sẽ trở nên không thể đảo ngược và lỗ đen sẽ hình thành. hình thành.

Cấu trúc bên trong
Lớp vỏ rắn của các lớp bên ngoài của sao neutron bao gồm các hạt nhân nguyên tử nặng được sắp xếp thành mạng hình khối, với các electron bay tự do giữa chúng, gợi nhớ đến các kim loại trên mặt đất, nhưng chỉ đặc hơn nhiều.

Câu hỏi mở

Mặc dù các sao neutron đã được nghiên cứu chuyên sâu trong khoảng ba thập kỷ nhưng chúng cấu trúc bên trong chưa biết chắc chắn. Hơn nữa, không có sự chắc chắn chắc chắn rằng chúng thực sự bao gồm chủ yếu là neutron. Khi bạn di chuyển sâu hơn vào trong ngôi sao, áp suất và mật độ tăng lên và vật chất có thể bị nén đến mức vỡ ra thành các hạt quark - khối xây dựng proton và neutron. Theo sắc động lực học lượng tử hiện đại, các quark không thể tồn tại ở trạng thái tự do mà được kết hợp thành “ba” và “hai” không thể tách rời. Nhưng có lẽ ở biên giới lõi bên trong Tại sao neutron, tình thế thay đổi và các quark thoát ra khỏi giới hạn của chúng. Để hiểu rõ hơn về bản chất của sao neutron và vật chất quark kỳ lạ, các nhà thiên văn học cần xác định mối quan hệ giữa khối lượng của ngôi sao và bán kính của nó ( mật độ trung bình). Bằng cách nghiên cứu sao neutron bằng vệ tinh, người ta có thể đo khối lượng của chúng khá chính xác, nhưng việc xác định đường kính của chúng khó khăn hơn nhiều. Gần đây hơn, các nhà khoa học sử dụng vệ tinh tia X XMM-Newton đã tìm ra cách ước tính mật độ của các sao neutron dựa trên dịch chuyển đỏ hấp dẫn. Một điều bất thường khác về sao neutron là khi khối lượng của sao giảm thì bán kính của nó tăng - kết quả là kích thước nhỏ nhất có sao neutron nặng nhất.

Góa phụ đen
Vụ nổ của siêu tân tinh thường truyền tốc độ đáng kể cho một sao xung mới sinh. Một ngôi sao bay có từ trường tốt như vậy sẽ làm xáo trộn mạnh mẽ quá trình nạp khí ion hóa không gian giữa các vì sao. Một loại sóng xung kích được hình thành, chạy phía trước ngôi sao và phân nhánh thành một hình nón rộng phía sau nó. Hình ảnh quang học kết hợp (phần xanh lam) và tia X (các sắc thái của màu đỏ) cho thấy ở đây chúng ta đang xử lý không chỉ một đám mây khí phát sáng mà còn với một dòng chảy khổng lồ hạt cơ bản, được phát ra bởi xung mili giây này. Tốc độ tuyến tính của Góa phụ đen là 1 triệu km/h, nó quay quanh trục của mình trong 1,6 ms, nó đã khoảng một tỷ năm tuổi và có một ngôi sao đồng hành quay quanh Góa phụ với thời gian 9,2 giờ. Sao xung B1957+20 có tên như vậy vì lý do đơn giản là nó bức xạ mạnh nó chỉ đốt cháy hàng xóm của nó, khiến khí tạo thành nó “sôi” và bay hơi. Cái kén hình điếu xì gà màu đỏ phía sau ẩn tinh là phần không gian nơi các electron và proton do sao neutron phát ra phát ra các tia gamma mềm.

Kết quả mô hình máy tính cho phép bạn trình bày rất rõ ràng, trong mặt cắt ngang, các quá trình xảy ra gần một ẩn tinh đang bay nhanh. Các tia phân kỳ từ một điểm sáng là hình ảnh quy ước của dòng năng lượng bức xạ, cũng như dòng của các hạt và phản hạt phát ra từ một sao neutron. Đường viền màu đỏ ở ranh giới của không gian đen xung quanh sao neutron và những đám mây plasma phát sáng màu đỏ là nơi dòng hạt tương đối bay gần với tốc độ ánh sáng gặp dòng hạt dày đặc sóng xung kích khí liên sao. Bằng cách phanh gấp, các hạt phát ra tia X và mất phần lớn năng lượng nên không còn làm nóng khí tới nhiều nữa.

Cơn co thắt của những người khổng lồ

Pulsar được coi là một trong những giai đoạn đầu trong cuộc đời của sao neutron. Nhờ nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã biết về từ trường, về tốc độ quay và về số phận tương lai sao neutron. Bằng cách liên tục theo dõi hành vi của một ẩn tinh, người ta có thể xác định chính xác nó mất bao nhiêu năng lượng, nó chậm lại bao nhiêu và thậm chí khi nào nó sẽ không còn tồn tại, vì nó đã chậm lại đến mức không thể phát ra sóng vô tuyến mạnh. Những nghiên cứu này đã xác nhận nhiều dự đoán lý thuyết về sao neutron.

Đến năm 1968, các ẩn tinh có chu kỳ quay từ 0,033 giây đến 2 giây đã được phát hiện. Tần số của các xung xung vô tuyến được duy trì bằng độ chính xác đáng kinh ngạc, và lúc đầu độ ổn định của các tín hiệu này cao hơn đồng hồ nguyên tử của trái đất. Chưa hết, với sự tiến bộ trong lĩnh vực đo thời gian, người ta có thể ghi lại những thay đổi thường xuyên trong chu kỳ của chúng đối với nhiều ẩn tinh. Tất nhiên, đây là những thay đổi cực kỳ nhỏ và chỉ sau hàng triệu năm nữa chúng ta mới có thể mong đợi thời gian sẽ tăng gấp đôi. Tỷ số giữa tốc độ quay hiện tại và tốc độ quay giảm dần là một cách để ước tính tuổi của ẩn tinh. Bất chấp sự ổn định đáng chú ý của tín hiệu vô tuyến, một số sao xung đôi khi gặp phải cái gọi là "nhiễu loạn". Trong một khoảng thời gian rất ngắn (chưa đến 2 phút), tốc độ quay của ẩn tinh tăng lên một lượng đáng kể, và sau một thời gian sẽ quay trở lại giá trị trước khi xảy ra “sự xáo trộn”. Người ta tin rằng “sự nhiễu loạn” có thể là do sự sắp xếp lại khối lượng bên trong sao neutron. Nhưng dù sao đi nữa cơ chế chính xác chưa biết.

Do đó, sao xung Vela trải qua những “sự xáo trộn” lớn khoảng 3 năm một lần, và điều này khiến nó rất khó khăn. đối tượng thú vị nghiên cứu những hiện tượng như vậy.

Nam châm

Một số sao neutron, được gọi là nguồn phát tia gamma mềm (SGR), phát ra những chùm tia gamma “mềm” mạnh mẽ theo những khoảng thời gian không đều. Lượng năng lượng do SGR phát ra trong một đợt bùng phát điển hình kéo dài vài phần mười giây có thể được Mặt trời phát ra chỉ trong cả năm. Bốn SGR đã biết nằm trong Thiên hà của chúng ta và chỉ có một SGR ở bên ngoài nó. Những vụ nổ năng lượng đáng kinh ngạc này có thể được tạo ra bởi các trận động đất sao—phiên bản mạnh mẽ của trận động đất làm vỡ bề mặt rắn của các sao neutron và giải phóng các dòng proton cực mạnh từ độ sâu của chúng, khiến chúng mắc kẹt trong từ trường, phát ra bức xạ gamma và tia X. Các sao neutron được xác định là nguồn phát ra các vụ nổ tia gamma mạnh sau vụ nổ tia gamma khổng lồ vào ngày 5 tháng 3 năm 1979, giải phóng năng lượng trong giây đầu tiên bằng năng lượng mà Mặt trời phát ra trong 1.000 năm. Những quan sát gần đây về một trong những sao neutron hoạt động mạnh nhất hiện nay dường như ủng hộ giả thuyết rằng các vụ nổ tia gamma và tia X mạnh, không đều là do các trận động đất gây ra.

Vào năm 1998, SGR nổi tiếng bất ngờ thức dậy sau “giấc ngủ say” của nó, không có dấu hiệu hoạt động nào trong 20 năm và tỏa ra lượng năng lượng gần bằng vụ bùng phát tia gamma vào ngày 5 tháng 3 năm 1979. Điều khiến các nhà nghiên cứu ấn tượng nhất khi quan sát sự kiện này là tốc độ quay của ngôi sao giảm mạnh, cho thấy sự hủy diệt của nó. Để giải thích các tia sáng gamma và tia X mạnh mẽ, một mô hình sao từ—sao neutron có từ trường siêu mạnh—đã được đề xuất. Nếu một ngôi sao neutron được sinh ra, quay rất nhanh, thì ảnh hưởng tổng hợp của sự quay và đối lưu đóng vai trò vai trò quan trọng trong vài giây đầu tiên của sự tồn tại của sao neutron, có thể tạo ra một từ trường cực lớn quá trình phức tạp, được gọi là “máy phát điện hoạt động” (giống như cách tạo ra một trường bên trong Trái đất và Mặt trời). Các nhà lý thuyết đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng một máy phát điện như vậy, hoạt động trong một ngôi sao neutron mới sinh nóng, có thể tạo ra từ trường mạnh hơn 10.000 lần so với từ trường bình thường của các ẩn tinh. Khi ngôi sao nguội đi (sau 10 hoặc 20 giây), sự đối lưu và hoạt động của máy phát điện dừng lại, nhưng thời gian này đủ để phát sinh trường cần thiết.

Từ trường của một quả cầu dẫn điện quay có thể không ổn định và sự tái cấu trúc mạnh mẽ cấu trúc của nó có thể đi kèm với việc giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ (một ví dụ rõ ràng về sự bất ổn đó là sự dịch chuyển định kỳ của các cực từ của Trái đất). Những điều tương tự cũng xảy ra trên Mặt Trời, trong những sự kiện bùng nổ mang tên " pháo sáng mặt trời" Trong một nam châm, năng lượng từ trường sẵn có là rất lớn và năng lượng này khá đủ để cung cấp năng lượng cho những ngọn lửa khổng lồ như ngày 5 tháng 3 năm 1979 và ngày 27 tháng 8 năm 1998. Những sự kiện như vậy chắc chắn gây ra sự gián đoạn và thay đổi sâu sắc trong cấu trúc của không chỉ các dòng điện trong thể tích của sao neutron mà còn cả lớp vỏ rắn của nó. Một loại vật thể bí ẩn khác phát ra bức xạ tia X mạnh trong các vụ nổ định kỳ được gọi là xung tia X dị thường – AXP. Chúng khác với các xung tia X thông thường ở chỗ chúng chỉ phát ra trong phạm vi tia X. Các nhà khoa học tin rằng SGR và AXP là các pha trong vòng đời của cùng một loại vật thể, cụ thể là sao nam châm hoặc sao neutron, phát ra tia gamma mềm bằng cách hút năng lượng từ từ trường. Và mặc dù nam châm ngày nay vẫn là sản phẩm trí tuệ của các nhà lý thuyết và không có đủ dữ liệu xác nhận sự tồn tại của chúng, nhưng các nhà thiên văn học vẫn kiên trì tìm kiếm những bằng chứng cần thiết.

Ứng viên nam châm
Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu kỹ lưỡng thiên hà quê hương của chúng ta dải ngân hà, rằng họ không mất gì khi mô tả hình ảnh bên của nó, chỉ ra trên đó vị trí của ngôi sao neutron đáng chú ý nhất.

Các nhà khoa học tin rằng AXP và SGR đơn giản là hai giai đoạn trong vòng đời của cùng một nam châm khổng lồ - một ngôi sao neutron. Trong 10.000 năm đầu tiên, sao từ là một SGR - một ẩn tinh, có thể nhìn thấy được trong ánh sáng thông thường và tạo ra các đợt bức xạ tia X mềm lặp đi lặp lại, và trong hàng triệu năm tiếp theo, nó, giống như một ẩn tinh AXP dị thường, biến mất khỏi vùng nhìn thấy được. phạm vi và chỉ phun trong tia X.

Nam châm mạnh nhất
Phân tích dữ liệu thu được từ vệ tinh RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) trong quá trình quan sát xung bất thường SGR 1806-20 cho thấy nguồn này là nam châm mạnh nhất được biết đến cho đến nay trong Vũ trụ. Độ lớn của trường của nó được xác định không chỉ dựa trên dữ liệu gián tiếp (từ sự chậm lại của xung), mà còn gần như trực tiếp - từ việc đo tần số quay của các proton trong từ trường của sao neutron. Từ trường gần bề mặt của nam châm này đạt tới 10 15 gauss. Ví dụ, nếu nó ở trong quỹ đạo của Mặt trăng, tất cả các phương tiện lưu trữ từ tính trên Trái đất của chúng ta sẽ bị khử từ. Đúng, tính đến thực tế là khối lượng của nó xấp xỉ bằng khối lượng Mặt trời, điều này sẽ không còn quan trọng nữa, vì ngay cả khi Trái đất không rơi vào ngôi sao neutron này, nó vẫn sẽ quay xung quanh nó một cách điên cuồng, tạo ra một cuộc cách mạng hoàn toàn chỉ trong một giờ.

máy phát điện hoạt động
Tất cả chúng ta đều biết rằng năng lượng thích thay đổi từ dạng này sang dạng khác. Điện dễ dàng biến thành nhiệt, động năng dễ dàng biến thành thế năng. Hóa ra, các dòng đối lưu khổng lồ của magma, plasma hoặc vật chất hạt nhân dẫn điện cũng có thể động năng biến thành một cái gì đó bất thường, chẳng hạn như từ trường. Di chuyển khối lượng lớn trên một ngôi sao đang quay khi có một từ trường ban đầu nhỏ có thể dẫn đến dòng điện, tạo một trường có cùng hướng với trường ban đầu. Kết quả là, sự gia tăng giống như tuyết lở trong từ trường của chính vật thể dẫn dòng điện quay bắt đầu. Trường càng lớn, dòng điện càng lớn, dòng điện càng lớn, trường càng lớn - và tất cả điều này là do dòng đối lưu tầm thường, do thực tế là vật chất nóng nhẹ hơn vật chất lạnh, và do đó nổi lên...

Khu phố rắc rối

Đài quan sát không gian Chandra nổi tiếng đã phát hiện ra hàng trăm vật thể (kể cả ở các thiên hà khác), cho thấy rằng không phải tất cả các sao neutron đều có số phận sống đơn độc. Những vật thể như vậy được sinh ra trong hệ thống kép sống sót sau vụ nổ siêu tân tinh tạo ra sao neutron. Và đôi khi điều đó xảy ra là các ngôi sao neutron đơn lẻ trong các vùng sao dày đặc như cụm sao cầu bắt được một ngôi sao đồng hành. Trong trường hợp này, sao neutron sẽ “đánh cắp” vật chất từ ngôi sao lân cận của nó. Và tùy theo cách ngôi sao lớn sẽ giữ bạn đồng hành, việc “trộm cắp” này sẽ gây ra những hậu quả khác nhau. Khí chảy từ một ngôi sao đồng hành có khối lượng nhỏ hơn Mặt trời của chúng ta vào một “mảnh vụn” như sao neutron không thể rơi ngay lập tức do động lượng góc của chính nó quá lớn, nên nó tạo ra cái gọi là đĩa bồi tụ xung quanh nó từ “bị đánh cắp » vấn đề. Ma sát khi nó quấn quanh ngôi sao neutron và lực nén trong trường hấp dẫn làm nóng chất khí lên hàng triệu độ và nó bắt đầu phát ra tia X. Khác hiện tượng thú vị liên kết với các sao neutron có bạn đồng hành có khối lượng thấp - vụ nổ tia X (vụ nổ). Chúng thường kéo dài từ vài giây đến vài phút và mang lại cho ngôi sao độ sáng tối đa gần gấp 100 nghìn lần độ sáng của Mặt trời.

Những tia sáng này được giải thích là do khi hydro và heli được chuyển đến sao neutron từ sao đồng hành, chúng tạo thành một lớp dày đặc. Dần dần lớp này trở nên dày đặc và nóng đến mức phản ứng bắt đầu xảy ra. phản ứng tổng hợp nhiệt hạch và một lượng năng lượng khổng lồ được giải phóng. Xét về sức mạnh thì điều này tương đương với sự bùng nổ của toàn bộ kho vũ khí hạt nhân của người trái đất trên mọi phương diện. cm vuông bề mặt của sao neutron trong một phút. Một bức tranh hoàn toàn khác sẽ được quan sát thấy nếu sao neutron có một ngôi sao đồng hành khổng lồ. Ngôi sao khổng lồ mất vật chất dưới dạng gió sao (dòng khí bị ion hóa phát ra từ bề mặt của nó) và lực hấp dẫn khổng lồ của sao neutron thu giữ một phần vật chất này. Nhưng ở đây từ trường tự phát sinh khiến vật chất rơi chảy theo đường dây điện tới các cực từ.

Điều này có nghĩa là bức xạ tia X chủ yếu được tạo ra tại các điểm nóng ở hai cực và nếu trục từ và trục quay của ngôi sao không trùng nhau thì độ sáng của ngôi sao có thể thay đổi - nó cũng là một ẩn tinh. , nhưng chỉ là một tấm X-quang. Các sao neutron trong xung tia X có các sao khổng lồ sáng làm bạn đồng hành. Trong các vụ nổ, bạn đồng hành của sao neutron là những sao mờ, có khối lượng thấp. Tuổi của những ngôi sao khổng lồ sáng không vượt quá vài chục triệu năm, trong khi tuổi của những ngôi sao lùn mờ nhạt có thể lên tới hàng tỷ năm, vì những ngôi sao lùn tiêu tốn năng lượng nhanh hơn nhiều. nhiên liệu hạt nhân hơn cái sau. Theo đó, các vụ nổ là những hệ thống cũ trong đó từ trường đã suy yếu theo thời gian, trong khi các xung còn tương đối trẻ, và do đó từ trường trong chúng mạnh hơn. Có lẽ các vụ nổ đã nổ ra ở một thời điểm nào đó trong quá khứ, nhưng các sao xung vẫn chưa bùng nổ trong tương lai.

Các xung có chu kỳ ngắn nhất (dưới 30 mili giây)—còn gọi là xung mili giây—cũng có liên quan đến các hệ nhị phân. Mặc dù có tốc độ quay nhanh nhưng hóa ra họ không phải là người trẻ nhất như người ta mong đợi mà là người già nhất.

Chúng phát sinh từ các hệ nhị phân nơi một ngôi sao neutron cũ, quay chậm bắt đầu hấp thụ vật chất từ người bạn đồng hành cũng già nua của nó (thường là sao khổng lồ đỏ). Khi vật chất rơi xuống bề mặt của một ngôi sao neutron, nó sẽ truyền năng lượng quay cho nó, khiến nó quay ngày càng nhanh hơn. Điều này xảy ra cho đến khi sao đồng hành của sao neutron, gần như không còn khối lượng dư thừa, trở thành một sao lùn trắng, và ẩn tinh trở nên sống động và bắt đầu quay với tốc độ hàng trăm vòng mỗi giây. Tuy nhiên, gần đây các nhà thiên văn học đã khám phá ra rất hệ thống bất thường, trong đó bạn đồng hành của sao xung mili giây không phải là một sao lùn trắng mà là một ngôi sao đỏ khổng lồ, phình to. Các nhà khoa học tin rằng họ đang quan sát hệ nhị phân này ngay ở giai đoạn “giải phóng” ngôi sao đỏ khỏi thừa cân và trở thành một sao lùn trắng. Nếu giả thuyết này không chính xác thì ngôi sao đồng hành có thể là một cụm sao hình cầu bình thường bị một ẩn tinh vô tình bắt giữ. Hầu như tất cả các sao neutron được biết đến hiện nay đều được tìm thấy ở dạng sao đôi tia X hoặc dưới dạng ẩn tinh đơn lẻ.

Và gần đây Hubble đã nhận thấy ở ánh sáng nhìn thấy được một sao neutron không phải là thành phần của hệ nhị phân và không dao động trong phạm vi tia X hoặc vô tuyến. Điều này mang lại cơ hội duy nhất xác định chính xác kích thước của nó và điều chỉnh các ý tưởng về thành phần và cấu trúc của lớp sao cháy kỳ lạ này bị nén bởi trọng lực. Ngôi sao này lần đầu tiên được phát hiện dưới dạng nguồn tia X và phát ra trong phạm vi này không phải vì nó thu thập khí hydro khi di chuyển trong không gian mà vì nó vẫn còn trẻ. Nó có thể là tàn dư của một trong những ngôi sao trong hệ nhị phân. Do một vụ nổ siêu tân tinh, hệ nhị phân này sụp đổ và hàng xóm cũ bắt đầu một cuộc hành trình độc lập xuyên qua Vũ trụ.

Kẻ ăn sao nhỏ
Giống như đá rơi xuống đất, vậy ngôi sao lớn, giải phóng khối lượng của nó từng mảnh một, dần dần di chuyển đến một người hàng xóm nhỏ và xa, nơi có trường hấp dẫn rất lớn gần bề mặt của nó. Nếu các ngôi sao không quay quanh trung tâm tổng hợp lực hấp dẫn, thì dòng khí có thể chảy đơn giản, giống như dòng nước từ cốc, lên một ngôi sao neutron nhỏ. Nhưng vì các ngôi sao quay tròn trong một vũ điệu nên vật chất rơi trước khi chạm tới bề mặt phải mất đi hầu hết xung lượng góc của nó. Và ở đây, sự ma sát lẫn nhau của các hạt chuyển động theo những quỹ đạo khác nhau và sự tương tác của plasma bị ion hóa tạo thành đĩa bồi tụ với từ trường của ẩn tinh giúp quá trình rơi vật chất kết thúc thành công bằng một cú va chạm lên bề mặt sao neutron trong vùng cực từ của nó.

Câu đố 4U2127 đã được giải
Ngôi sao này đã đánh lừa các nhà thiên văn học trong hơn 10 năm, cho thấy sự biến đổi chậm kỳ lạ trong các thông số của nó và bùng phát khác nhau mỗi lần. Chỉ một nghiên cứu mới nhất đài quan sát không gian"Chandra" được phép giải quyết hành vi bí ẩnđối tượng này. Hóa ra đây không phải là một mà là hai sao neutron. Hơn nữa, cả hai đều có bạn đồng hành - một ngôi sao giống Mặt trời của chúng ta, ngôi sao kia - một người hàng xóm nhỏ màu xanh lam. Về mặt không gian, các cặp sao này cách nhau đủ khoảng cách xa và sống một cuộc sống tự lập. Nhưng trên quả cầu sao chúng được chiếu gần như đến cùng một điểm, đó là lý do tại sao chúng được coi là một vật thể trong một thời gian dài như vậy. Bốn ngôi sao này nằm ở cụm sao cầu M15 ở khoảng cách 34 nghìn năm ánh sáng.

Câu hỏi mở

Tổng cộng, cho đến nay các nhà thiên văn học đã phát hiện được khoảng 1.200 sao neutron. Trong số này, hơn 1.000 là xung vô tuyến và số còn lại chỉ đơn giản là nguồn tia X. Qua nhiều năm nghiên cứu, các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng sao neutron là nguyên bản thực sự. Một số rất sáng và yên tĩnh, một số khác bùng lên theo định kỳ và thay đổi theo các trận động đất, và một số khác tồn tại trong hệ thống nhị phân. Những ngôi sao này là một trong những vật thể thiên văn bí ẩn và khó nắm bắt nhất, kết hợp giữa lực hấp dẫn và từ trường mạnh nhất cũng như mật độ và năng lượng cực cao. Và mỗi khám phá mới từ cuộc sống đầy biến động của chúng đều mang lại cho các nhà khoa học những thông tin độc đáo cần thiết để hiểu bản chất của Vật chất và sự tiến hóa của Vũ trụ.

Tiêu chuẩn phổ quát
Gửi một cái gì đó bên ngoài hệ mặt trời rất khó khăn, vì thế, cùng với phi thuyền Pioneer-10 và -11 hướng tới đó cách đây 40 năm, người trái đất cũng đã gửi gắm thông điệp đến anh em mình. Vẽ một cái gì đó mà Tâm trí ngoài Trái đất có thể hiểu được không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, hơn nữa, nó cũng cần phải cho biết địa chỉ người gửi và ngày gửi thư... Thật khó để các nghệ sĩ có thể làm được tất cả những điều này một cách rõ ràng; một người có thể hiểu được, nhưng ý tưởng sử dụng xung vô tuyến để chỉ ra địa điểm và thời gian gửi tin nhắn thật tuyệt vời. Các tia gián đoạn có độ dài khác nhau phát ra từ một điểm tượng trưng cho Mặt trời cho biết hướng và khoảng cách đến các sao xung gần Trái đất nhất, và sự gián đoạn của đường này không gì khác hơn là một ký hiệu nhị phân cho thời kỳ cách mạng của chúng. Chùm tia dài nhất hướng vào trung tâm Thiên hà của chúng ta - Dải Ngân hà. Tần số của tín hiệu vô tuyến do nguyên tử hydro phát ra khi hướng tương hỗ của các spin (hướng quay) của proton và electron thay đổi được lấy làm đơn vị thời gian trong tin nhắn.

Tất cả những sinh vật thông minh trong Vũ trụ nên biết đến tần số 21 cm hoặc 1420 MHz nổi tiếng. Sử dụng những điểm mốc này, chỉ vào “đèn hiệu vô tuyến” của Vũ trụ, người ta sẽ có thể tìm thấy những sinh vật trên trái đất thậm chí sau nhiều triệu năm, và bằng cách so sánh tần số ghi được của các sao xung với tần số hiện tại, có thể ước tính khi nào những người đàn ông và người phụ nữ may mắn cho chuyến bay đầu tiên tàu vũ trụ, người đã rời khỏi hệ mặt trời.

Trong thiên văn học, có nhiều ngôi sao có độ sáng thay đổi liên tục, lúc tăng, lúc giảm. Có sẵn ngôi sao, chúng được gọi là Cepheids (theo tên của chúng đầu tiên, được phát hiện trong chòm sao Cepheus), với độ sáng thay đổi theo chu kỳ nghiêm ngặt. Sự tăng và giảm độ sáng xảy ra ở những ngôi sao khác nhau thuộc loại này với thời gian từ vài ngày đến một năm. Nhưng chúng ta chưa bao giờ gặp nhau trước ẩn tinh ngôi sao với chu kỳ ngắn bằng chu kỳ của ẩn tinh “Cambridge” đầu tiên.

Theo anh ấy rất nhiều thời gian ngắn Hàng chục pulsar đã được phát hiện và chu kỳ của một số trong số chúng thậm chí còn ngắn hơn. Như vậy, chu kỳ của ẩn tinh được phát hiện vào năm 1968 ở trung tâm Tinh vân Con Cua là 0,033 s. Hiện nay người ta đã biết khoảng bốn trăm ẩn tinh. Phần lớn trong số họ- lên tới 90% - có chu kỳ từ 0,3 đến 3 giây, do đó chu kỳ điển hình của sao xung có thể được coi là chu kỳ 1 giây. Nhưng đặc biệt thú vị là các sao xung phá kỷ lục, có chu kỳ ngắn hơn điển hình. Kỷ lục về sao xung Tinh vân Con Cua kéo dài gần một thập kỷ rưỡi. Vào cuối năm 1982, một ẩn tinh có chu kỳ 0,00155 s, tức là 1,55 ms, được phát hiện trong chòm sao Chanterelle. Vòng quay với khoảng thời gian ngắn đáng kinh ngạc như vậy có nghĩa là 642 vòng / phút. Chu kỳ rất ngắn của các sao xung cung cấp lập luận đầu tiên và mạnh mẽ nhất để giải thích những vật thể này là các sao neutron quay. Một ngôi sao quay nhanh như vậy phải cực kỳ dày đặc. Thật vậy, sự tồn tại của nó chỉ có thể tồn tại với điều kiện lực ly tâm liên quan đến chuyển động quay ít sức mạnh hơn trọng lực liên kết vật chất ngôi sao. Lực ly tâm không thể làm vỡ ngôi sao nếu gia tốc ly tâm ở xích đạo Q2R nhỏ hơn gia tốc trọng trường GM/R2.

Ở đây M, R là khối lượng và bán kính ngôi sao, Q là tần số góc quay của nó, G là hằng số hấp dẫn. Từ bất đẳng thức về gia tốc suy ra bất đẳng thức về mật độ trung bình ngôi sao

Q 2R
M/R 3 = p > Q 2 /G

Nếu chúng ta lấy chu kỳ của sao xung Tinh vân Con Cua P=0,033 s thì tần số quay tương ứng Q=2p/P sẽ vào khoảng 200 rad/s. Trên cơ sở này, chúng tôi tìm thấy giới hạn dưới của mật độ của nó

P > 6*10 14 kg/m 3

Đây là một mật độ rất đáng kể, hàng triệu lần. vượt quá mật độ sao lùn trắng của những ngôi sao dày đặc nhất được quan sát cho đến nay. Việc ước tính mật độ dựa trên chu kỳ của một xung “mili giây”, P=0,00155 s, Q=4000 rad/s, dẫn đến giá trị thậm chí còn cao hơn:

P > 2*10 17 kg/m 3

Mật độ này tiến gần đến mật độ vật chất bên trong hạt nhân nguyên tử: = 10 18.

Nhỏ gọn, nén đến mức như vậy bằng cấp cao chỉ có thể có neutron ngôi sao: mật độ của chúng thực sự gần với hạt nhân. Kết luận này được xác nhận bởi toàn bộ lịch sử mười lăm năm nghiên cứu về sao xung. Nhưng nguồn gốc của sự quay nhanh của sao neutron xung là gì? Chắc chắn là do bị nén mạnh ngôi sao khi nó được chuyển đổi từ "bình thường" ngôi sao tới neutron. Ngôi sao luôn quay với tốc độ này hay chu kỳ khác: chẳng hạn, Mặt trời quay quanh trục của nó với chu kỳ khoảng một tháng. Khi một ngôi sao co lại, tốc độ quay của nó tăng lên. Điều tương tự cũng xảy ra với cô ấy như với một vũ công trên băng: bằng cách ấn tay về phía mình, vũ công sẽ tăng tốc độ quay của mình. Một trong những định luật cơ học cơ bản được áp dụng ở đây - định luật bảo toàn xung lượng góc (hay xung lượng góc). Từ đó suy ra rằng khi kích thước của một vật quay thay đổi thì tốc độ quay của nó cũng thay đổi; nhưng tích MQR2 không thay đổi (có nghĩa là động lượng góc cho đến một hệ số không đáng kể). Trong sản phẩm này, Q là tần số quay của vật thể, M là khối lượng của vật thể, R là kích thước của vật thể theo hướng, vuông góc với trục chuyển động quay, trong trường hợp hình cầu ngôi sao trận đấu. với bán kính của nó. Với khối lượng không đổi, sản phẩm không đổi và do đó, khi kích thước của vật giảm, tần số quay của nó tăng theo định luật QR 2: QR -2.

Một sao neutron được hình thành do sự nén của vùng trung tâm, lõi ngôi saođã cạn kiệt nguồn dự trữ nhiên liệu hạt nhân. Hạt nhân R=10 7 vẫn có thể co lại đến kích thước của một sao lùn trắng.

Nén thêm đến kích thước neutron ngôi sao, có nghĩa là bán kính giảm đi một nghìn lần. R=10 4m.

Theo đó, tần số quay sẽ tăng lên một triệu lần và chu kỳ của nó sẽ giảm đi một lượng như nhau. Thay vì phải mất một tháng, ngôi sao giờ đây thực hiện một vòng quanh trục của nó chỉ trong ba giây. Vòng quay ban đầu nhanh hơn thậm chí còn cho thời gian ngắn hơn. Ngày nay người ta không chỉ biết đến các ẩn tinh phát ra trong phạm vi vô tuyến - chúng còn được gọi là ẩn tinh vô tuyến, mà còn cả các ẩn tinh tia X phát ra các xung đều đặn. tia X. Hóa ra chúng cũng là sao neutron; Có rất nhiều đặc điểm vật lý khiến chúng giống với bom nổ. Nhưng cả xung vô tuyến và xung tia X đều khác với xung nổ ở một khía cạnh cơ bản: chúng có từ trường rất mạnh. Chính từ trường – cùng với sự quay nhanh – đã tạo ra hiệu ứng xung, mặc dù các trường này hoạt động khác nhau ở các xung vô tuyến và xung tia X.

Sao neutron, thường được gọi là sao “chết”, là những vật thể đáng kinh ngạc. Nghiên cứu của họ trong những thập kỷ gần đây đã trở thành một trong những lĩnh vực vật lý thiên văn hấp dẫn và giàu khám phá nhất. Sự quan tâm đến các sao neutron không chỉ do bí ẩn về cấu trúc của chúng mà còn do mật độ khổng lồ cũng như từ trường và lực hấp dẫn mạnh của chúng. Vật chất ở đó ở trạng thái đặc biệt, gợi nhớ đến một hạt nhân nguyên tử khổng lồ, và những điều kiện này không thể tái tạo được trong các phòng thí nghiệm trên trái đất.

Sinh ra ở đầu bút

Việc phát hiện ra một hạt cơ bản mới, neutron, vào năm 1932 đã khiến các nhà vật lý thiên văn tự hỏi nó có thể đóng vai trò gì trong quá trình tiến hóa của các ngôi sao. Hai năm sau, người ta cho rằng các vụ nổ siêu tân tinh có liên quan đến sự biến đổi của các ngôi sao bình thường thành sao neutron. Sau đó, các tính toán được thực hiện về cấu trúc và các thông số của ngôi sao sau, và rõ ràng là nếu các ngôi sao nhỏ (như Mặt trời của chúng ta) khi kết thúc quá trình tiến hóa của chúng biến thành sao lùn trắng, thì những ngôi sao nặng hơn sẽ trở thành sao neutron. Vào tháng 8 năm 1967, các nhà thiên văn vô tuyến khi nghiên cứu sự nhấp nháy của các nguồn vô tuyến vũ trụ đã phát hiện ra những tín hiệu lạ: rất ngắn, kéo dài khoảng 50 mili giây, các xung phát xạ vô tuyến được ghi lại, lặp lại trong một khoảng thời gian xác định chặt chẽ (khoảng một giây). Điều này hoàn toàn khác với bức tranh hỗn loạn thông thường về những biến động ngẫu nhiên, bất thường trong phát xạ vô tuyến. Sau khi kiểm tra kỹ lưỡng tất cả các thiết bị, chúng tôi tin chắc rằng các xung có nguồn gốc ngoài Trái đất. Các nhà thiên văn học khó có thể ngạc nhiên trước những vật thể phát ra với cường độ thay đổi, nhưng trong trường hợp này, khoảng thời gian quá ngắn và các tín hiệu đều đặn đến mức các nhà khoa học nghiêm túc cho rằng chúng có thể là tin tức từ các nền văn minh ngoài Trái đất.

Do đó, ẩn tinh đầu tiên được đặt tên là LGM-1 (từ tiếng Anh Little Green Men “Little Green Men”), mặc dù những nỗ lực tìm kiếm bất kỳ ý nghĩa nào trong các xung nhận được đều vô ích. Chẳng bao lâu sau, thêm 3 nguồn sóng vô tuyến nữa được phát hiện. Chu kỳ của chúng hóa ra lại nhỏ hơn nhiều so với thời gian dao động và quay đặc trưng của tất cả các vật thể thiên văn đã biết. Do tính chất xung của bức xạ, các vật thể mới bắt đầu được gọi là ẩn tinh. Khám phá này thực sự đã làm rung chuyển ngành thiên văn học và các báo cáo về việc phát hiện sao xung bắt đầu đến từ nhiều đài quan sát vô tuyến. Sau khi phát hiện ra một sao xung trong Tinh vân Con Cua, phát sinh do một vụ nổ siêu tân tinh vào năm 1054 (ngôi sao này có thể nhìn thấy vào ban ngày, như người Trung Quốc, người Ả Rập và người Bắc Mỹ đề cập trong biên niên sử của họ), người ta thấy rõ rằng sao xung bằng cách nào đó liên quan đến vụ nổ siêu tân tinh.

Tinh vân Con Cua
Sự bùng nổ của siêu tân tinh này (ảnh trên), lấp lánh trên bầu trời trái đất, sáng hơn sao Kim và có thể nhìn thấy ngay cả vào ban ngày, xảy ra vào năm 1054 theo đồng hồ trái đất. Gần 1.000 năm là một khoảng thời gian rất ngắn theo tiêu chuẩn vũ trụ, tuy nhiên trong thời gian này Tinh vân Con Cua xinh đẹp đã hình thành từ phần còn lại của ngôi sao đang phát nổ. Hình ảnh này là sự kết hợp của hai bức ảnh: một trong số chúng được Kính viễn vọng Quang học Không gian Hubble thu được (các sắc thái màu đỏ), bức còn lại Kính thiên văn tia X"Chandra" (màu xanh). Người ta thấy rõ rằng các electron năng lượng cao phát ra trong phạm vi tia X rất nhanh bị mất năng lượng, do đó màu xanh chỉ chiếm ưu thế ở phần trung tâm của tinh vân.
Việc kết hợp hai hình ảnh giúp hiểu chính xác hơn về cơ chế hoạt động của máy phát vũ trụ đáng kinh ngạc này. rung động điện từ dải tần số rộng nhất từ lượng tử gamma đến sóng vô tuyến. Mặc dù hầu hết các sao neutron được phát hiện bằng phát xạ vô tuyến, nhưng chúng phát ra phần lớn năng lượng trong phạm vi tia gamma và tia X. Sao neutron sinh ra rất nóng, nhưng nguội đi đủ nhanh và ở độ tuổi một nghìn năm, chúng có nhiệt độ bề mặt khoảng 1.000.000 K. Do đó, chỉ những sao neutron trẻ mới tỏa sáng trong phạm vi tia X do bức xạ nhiệt thuần túy.

Vật lý xung
Một ẩn tinh đơn giản là một đỉnh từ hóa khổng lồ quay quanh một trục không trùng với trục của nam châm. Nếu không có gì rơi vào nó và nó không phát ra bất cứ thứ gì thì bức xạ vô tuyến của nó sẽ có tần số quay và chúng ta sẽ không bao giờ nghe thấy nó trên Trái đất. Nhưng sự thật là phần đỉnh này có khối lượng khổng lồ và nhiệt độ bề mặt cao, đồng thời từ trường quay tạo ra một điện trường cực lớn, có khả năng gia tốc các proton và electron gần bằng tốc độ ánh sáng. Hơn nữa, tất cả các hạt tích điện chạy quanh xung quanh ẩn tinh đều bị mắc kẹt trong từ trường khổng lồ của nó. Và chỉ trong một góc đặc nhỏ quanh trục từ chúng mới có thể thoát ra tự do (sao neutron có từ trường mạnh nhất trong Vũ trụ, đạt tới 10 10 10 14 gauss, để so sánh: từ trường của trái đất là 1 gauss, từ trường của mặt trời là 10 50 gauss ) . Chính những dòng hạt tích điện này là nguồn phát xạ vô tuyến mà qua đó các xung được phát hiện, sau này hóa ra là sao neutron. Vì trục từ của sao neutron không nhất thiết trùng với trục quay của nó nên khi sao quay, một luồng sóng vô tuyến truyền trong không gian giống như chùm đèn hiệu nhấp nháy, chỉ cắt xuyên qua bóng tối xung quanh trong giây lát.

Hình ảnh tia X của sao xung Tinh vân Con Cua ở trạng thái hoạt động (trái) và bình thường (phải)

hàng xóm gần nhất
Sao xung này chỉ cách Trái đất 450 năm ánh sáng và là hệ nhị phân gồm sao neutron và sao lùn trắng có chu kỳ quỹ đạo là 5,5 ngày. Bức xạ tia X mềm mà vệ tinh ROSAT nhận được được phát ra từ các chỏm băng vùng cực PSR J0437-4715, được làm nóng đến hai triệu độ. Trong quá trình quay nhanh của nó (chu kỳ của pulsar này là 5,75 mili giây), nó quay về phía Trái đất bằng một hoặc một cực từ khác, kết quả là cường độ của dòng tia gamma thay đổi 33%. Vật thể sáng bên cạnh ẩn tinh nhỏ là một thiên hà xa xôi, vì lý do nào đó, phát sáng tích cực trong vùng tia X của quang phổ.

Lực hấp dẫn toàn năng

Theo lý thuyết tiến hóa hiện đại, những ngôi sao khổng lồ kết thúc cuộc đời của chúng bằng một vụ nổ khổng lồ, biến hầu hết chúng thành một tinh vân khí đang giãn nở. Kết quả là, những gì còn sót lại từ một ngôi sao khổng lồ có kích thước và khối lượng lớn gấp nhiều lần Mặt trời của chúng ta là một vật thể nóng dày đặc có kích thước khoảng 20 km, với bầu khí quyển mỏng (gồm hydro và các ion nặng hơn) và trường hấp dẫn lớn hơn 100 tỷ lần so với Mặt trời của chúng ta. đó của Trái Đất. Nó được gọi là sao neutron vì tin rằng nó bao gồm chủ yếu là neutron. Vật chất sao neutron là dạng vật chất đậm đặc nhất (một thìa cà phê siêu hạt nhân như vậy nặng khoảng một tỷ tấn). Khoảng thời gian rất ngắn của tín hiệu phát ra từ các xung là lập luận đầu tiên và quan trọng nhất ủng hộ thực tế rằng đây là những sao neutron, sở hữu từ trường cực lớn và quay với tốc độ chóng mặt. Chỉ những vật thể dày đặc và nhỏ gọn (kích thước chỉ vài chục km) có trường hấp dẫn mạnh mới có thể chịu được tốc độ quay như vậy mà không rơi ra từng mảnh do lực quán tính ly tâm.

Sao neutron bao gồm chất lỏng neutron trộn lẫn với proton và electron. “Chất lỏng hạt nhân”, gần giống với chất của hạt nhân nguyên tử, đậm đặc hơn nước thông thường 1014 lần. Sự khác biệt lớn này là điều dễ hiểu, vì nguyên tử bao gồm chủ yếu là không gian trống rỗng, trong đó các electron nhẹ chuyển động xung quanh một hạt nhân nặng và nhỏ. Hạt nhân chứa gần như toàn bộ khối lượng, vì proton và neutron nặng hơn electron 2.000 lần. Các lực cực mạnh được tạo ra bởi sự hình thành sao neutron nén các nguyên tử đến mức các electron bị ép vào hạt nhân kết hợp với các proton để tạo thành neutron. Bằng cách này, một ngôi sao được sinh ra, bao gồm gần như toàn bộ neutron. Chất lỏng hạt nhân siêu đậm đặc nếu được đưa đến Trái đất sẽ phát nổ như một quả bom hạt nhân, nhưng ở sao neutron nó ổn định do áp suất hấp dẫn rất lớn. Tuy nhiên, ở các lớp bên ngoài của sao neutron (thực ra là của tất cả các sao), áp suất và nhiệt độ giảm xuống, tạo thành lớp vỏ rắn dày khoảng một km. Người ta tin rằng nó bao gồm chủ yếu là hạt nhân sắt.

Sự kiện xảy ra trên ngôi sao xa xôi này cách đây 180 nghìn năm thật khó tưởng tượng, nhưng khi đó nó lóe sáng như 10 siêu tân tinh, gấp hơn 10 lần độ sáng của tất cả các ngôi sao trong Thiên hà của chúng ta. Chấm sáng ở phía trên hình là một ẩn tinh SGR đã được nhiều người biết đến từ lâu, và đường viền không đều là vị trí rất có thể của vật thể đã bùng lên vào ngày 5 tháng 3 năm 1979.

Nguồn gốc của sao neutron
Vụ nổ siêu tân tinh đơn giản là sự chuyển đổi một phần năng lượng hấp dẫn thành nhiệt. Khi một ngôi sao già hết nhiên liệu và phản ứng nhiệt hạch không còn có thể làm nóng phần bên trong của nó đến nhiệt độ cần thiết, sự sụp đổ của đám mây khí xảy ra ở trọng tâm của nó. Năng lượng được giải phóng trong quá trình này làm phân tán các lớp bên ngoài của ngôi sao theo mọi hướng, tạo thành một tinh vân đang giãn nở. Nếu ngôi sao nhỏ, giống như Mặt trời của chúng ta, thì một vụ nổ sẽ xảy ra và một sao lùn trắng được hình thành. Nếu khối lượng của ngôi sao lớn hơn 10 lần khối lượng Mặt trời thì sự sụp đổ như vậy sẽ dẫn đến vụ nổ siêu tân tinh và sự hình thành một ngôi sao neutron thông thường. Nếu một siêu tân tinh nổ ra ở vị trí của một ngôi sao rất lớn, có khối lượng 20 x 40 mặt trời và một sao neutron có khối lượng lớn hơn 3 lần mặt trời được hình thành thì quá trình nén hấp dẫn trở nên không thể đảo ngược và lỗ đen sẽ hình thành. hình thành.

Câu hỏi mở

Mặc dù các sao neutron đã được nghiên cứu chuyên sâu trong khoảng ba thập kỷ nhưng cấu trúc bên trong của chúng vẫn chưa được biết chắc chắn. Hơn nữa, không có sự chắc chắn chắc chắn rằng chúng thực sự bao gồm chủ yếu là neutron. Khi bạn di chuyển sâu hơn vào trong ngôi sao, áp suất và mật độ tăng lên, đồng thời vật chất có thể bị nén đến mức phân hủy thành các quark - đơn vị cấu tạo nên proton và neutron. Theo sắc động lực học lượng tử hiện đại, các quark không thể tồn tại ở trạng thái tự do mà được kết hợp thành “ba” và “hai” không thể tách rời. Nhưng có lẽ, tại ranh giới của lõi trong của sao neutron, tình thế thay đổi và các quark thoát ra khỏi giới hạn của chúng. Để hiểu rõ hơn về bản chất của sao neutron và vật chất quark kỳ lạ, các nhà thiên văn học cần xác định mối quan hệ giữa khối lượng của ngôi sao và bán kính của nó (mật độ trung bình). Bằng cách nghiên cứu sao neutron bằng vệ tinh, người ta có thể đo khối lượng của chúng khá chính xác, nhưng việc xác định đường kính của chúng khó khăn hơn nhiều. Gần đây hơn, các nhà khoa học sử dụng vệ tinh tia X XMM-Newton đã tìm ra cách ước tính mật độ của các sao neutron dựa trên dịch chuyển đỏ hấp dẫn. Một điều bất thường khác về sao neutron là khi khối lượng của sao giảm thì bán kính của nó tăng lên; kết quả là những sao neutron nặng nhất có kích thước nhỏ nhất.

Góa phụ đen
Vụ nổ của siêu tân tinh thường truyền tốc độ đáng kể cho một sao xung mới sinh. Một ngôi sao bay với từ trường tốt như vậy sẽ làm xáo trộn đáng kể lượng khí ion hóa lấp đầy không gian giữa các vì sao. Một loại sóng xung kích được hình thành, chạy phía trước ngôi sao và phân nhánh thành một hình nón rộng phía sau nó. Hình ảnh quang học kết hợp (phần xanh lam) và tia X (các sắc thái của màu đỏ) cho thấy ở đây chúng ta đang xử lý không chỉ một đám mây khí phát sáng mà còn với một dòng hạt cơ bản khổng lồ phát ra từ xung mili giây này. Tốc độ tuyến tính của Góa phụ đen là 1 triệu km/h, nó quay quanh trục của mình trong 1,6 ms, nó đã khoảng một tỷ năm tuổi và có một ngôi sao đồng hành quay quanh Góa phụ với thời gian 9,2 giờ. Sao xung B1957+20 nhận được tên như vậy vì lý do đơn giản là bức xạ mạnh của nó đốt cháy hàng xóm của nó, khiến khí tạo thành nó “sôi” và bay hơi. Cái kén hình điếu xì gà màu đỏ phía sau ẩn tinh là phần không gian nơi các electron và proton do sao neutron phát ra phát ra các tia gamma mềm.

Kết quả của mô hình máy tính cho phép trình bày rất rõ ràng, trong mặt cắt ngang, các quá trình xảy ra gần một ẩn tinh đang bay nhanh. Các tia phân kỳ từ một điểm sáng là hình ảnh quy ước của dòng năng lượng bức xạ, cũng như dòng của các hạt và phản hạt phát ra từ một sao neutron. Đường viền màu đỏ ở ranh giới của không gian đen xung quanh ngôi sao neutron và những đám mây plasma phát sáng màu đỏ là nơi dòng hạt tương đối tính bay gần với tốc độ ánh sáng gặp khí liên sao bị nén bởi sóng xung kích. Bằng cách phanh gấp, các hạt phát ra tia X và mất phần lớn năng lượng nên không còn làm nóng khí tới nhiều nữa.

Cơn co thắt của những người khổng lồ

Pulsar được coi là một trong những giai đoạn đầu trong cuộc đời của sao neutron. Nhờ nghiên cứu của họ, các nhà khoa học đã biết được về từ trường, tốc độ quay và số phận tương lai của các sao neutron. Bằng cách liên tục theo dõi hành vi của một ẩn tinh, người ta có thể xác định chính xác nó mất bao nhiêu năng lượng, nó chậm lại bao nhiêu và thậm chí khi nào nó sẽ không còn tồn tại, vì nó đã chậm lại đến mức không thể phát ra sóng vô tuyến mạnh. Những nghiên cứu này đã xác nhận nhiều dự đoán lý thuyết về sao neutron.

Đến năm 1968, các ẩn tinh có chu kỳ quay từ 0,033 giây đến 2 giây đã được phát hiện. Tính tuần hoàn của các xung xung vô tuyến được duy trì với độ chính xác đáng kinh ngạc và lúc đầu độ ổn định của các tín hiệu này cao hơn đồng hồ nguyên tử của trái đất. Chưa hết, với sự tiến bộ trong lĩnh vực đo thời gian, người ta có thể ghi lại những thay đổi thường xuyên trong chu kỳ của chúng đối với nhiều ẩn tinh. Tất nhiên, đây là những thay đổi cực kỳ nhỏ và chỉ sau hàng triệu năm nữa chúng ta mới có thể mong đợi thời gian sẽ tăng gấp đôi. Tỷ lệ giữa tốc độ quay hiện tại và tốc độ quay giảm dần là một trong những cách để ước tính tuổi của ẩn tinh. Bất chấp sự ổn định đáng chú ý của tín hiệu vô tuyến, một số sao xung đôi khi gặp phải cái gọi là "nhiễu loạn". Trong một khoảng thời gian rất ngắn (chưa đến 2 phút), tốc độ quay của ẩn tinh tăng lên một lượng đáng kể, và sau một thời gian sẽ quay trở lại giá trị trước khi xảy ra “sự xáo trộn”. Người ta tin rằng “sự nhiễu loạn” có thể là do sự sắp xếp lại khối lượng bên trong sao neutron. Nhưng trong mọi trường hợp, cơ chế chính xác vẫn chưa được biết.

Do đó, xung Vela trải qua những “sự xáo trộn” lớn khoảng 3 năm một lần, và điều này khiến nó trở thành một đối tượng rất thú vị để nghiên cứu những hiện tượng như vậy.

Nam châm

Một số sao neutron, được gọi là các nguồn phát tia gamma mềm lặp lại (SGR), phát ra các vụ nổ tia gamma "mềm" mạnh mẽ theo các khoảng thời gian không đều. Lượng năng lượng do SGR phát ra trong một ngọn lửa điển hình kéo dài vài phần mười giây chỉ có thể được Mặt trời phát ra trong cả năm. Bốn SGR đã biết nằm trong Thiên hà của chúng ta và chỉ có một SGR ở bên ngoài nó. Những vụ nổ năng lượng đáng kinh ngạc này có thể được gây ra bởi các trận động đất - phiên bản mạnh mẽ của trận động đất khi bề mặt rắn của các sao neutron bị xé toạc và các dòng proton mạnh mẽ bùng phát từ độ sâu của chúng, bị mắc kẹt trong từ trường, phát ra bức xạ gamma và tia X . Các sao neutron được xác định là nguồn phát ra các vụ nổ tia gamma mạnh sau vụ nổ tia gamma khổng lồ vào ngày 5 tháng 3 năm 1979, giải phóng năng lượng trong giây đầu tiên bằng năng lượng mà Mặt trời phát ra trong 1.000 năm. Những quan sát gần đây về một trong những sao neutron hoạt động mạnh nhất hiện nay dường như ủng hộ giả thuyết rằng các vụ nổ tia gamma và tia X mạnh, không đều là do các trận động đất gây ra.

Vào năm 1998, SGR nổi tiếng bất ngờ thức dậy sau “giấc ngủ say” của nó, không có dấu hiệu hoạt động nào trong 20 năm và tỏa ra lượng năng lượng gần bằng vụ bùng phát tia gamma vào ngày 5 tháng 3 năm 1979. Điều khiến các nhà nghiên cứu ấn tượng nhất khi quan sát sự kiện này là tốc độ quay của ngôi sao giảm mạnh, cho thấy sự hủy diệt của nó. Để giải thích các tia sáng gamma và tia X mạnh mẽ, một mô hình sao neutron từ có từ trường siêu mạnh đã được đề xuất. Nếu một sao neutron sinh ra đã quay rất nhanh, thì ảnh hưởng tổng hợp của sự quay và đối lưu, đóng vai trò quan trọng trong vài giây đầu tiên trong vòng đời của sao neutron, có thể tạo ra một từ trường khổng lồ thông qua một quá trình phức tạp được gọi là "hoạt động". dynamo" (giống như cách trường được tạo ra bên trong Trái đất và Mặt trời). Các nhà lý thuyết đã rất ngạc nhiên khi phát hiện ra rằng một máy phát điện như vậy, hoạt động trong một ngôi sao neutron mới sinh nóng, có thể tạo ra từ trường mạnh hơn 10.000 lần so với từ trường bình thường của các ẩn tinh. Khi ngôi sao nguội đi (sau 10 hoặc 20 giây), sự đối lưu và hoạt động của máy phát điện dừng lại, nhưng thời gian này đủ để phát sinh trường cần thiết.

Từ trường của một quả cầu dẫn điện quay có thể không ổn định và sự tái cấu trúc mạnh mẽ cấu trúc của nó có thể đi kèm với việc giải phóng một lượng năng lượng khổng lồ (một ví dụ rõ ràng về sự bất ổn đó là sự dịch chuyển định kỳ của các cực từ của Trái đất). Những điều tương tự cũng xảy ra trên Mặt trời, trong các sự kiện bùng nổ được gọi là "bão mặt trời". Trong một nam châm, năng lượng từ trường sẵn có là rất lớn và năng lượng này khá đủ để cung cấp năng lượng cho những ngọn lửa khổng lồ như ngày 5 tháng 3 năm 1979 và ngày 27 tháng 8 năm 1998. Những sự kiện như vậy chắc chắn gây ra sự gián đoạn và thay đổi sâu sắc trong cấu trúc của không chỉ các dòng điện trong thể tích của sao neutron mà còn cả lớp vỏ rắn của nó. Một loại vật thể bí ẩn khác phát ra bức xạ tia X mạnh trong các vụ nổ định kỳ được gọi là xung tia X dị thườngAXP. Chúng khác với các xung tia X thông thường ở chỗ chúng chỉ phát ra trong phạm vi tia X. Các nhà khoa học tin rằng SGR và AXP là các pha trong vòng đời của cùng một loại vật thể, cụ thể là sao nam châm hoặc sao neutron, phát ra tia gamma mềm bằng cách hút năng lượng từ từ trường. Và mặc dù nam châm ngày nay vẫn là sản phẩm trí tuệ của các nhà lý thuyết và không có đủ dữ liệu xác nhận sự tồn tại của chúng, nhưng các nhà thiên văn học vẫn kiên trì tìm kiếm những bằng chứng cần thiết.

Ứng viên nam châm
Các nhà thiên văn học đã nghiên cứu thiên hà quê hương của chúng ta, Dải Ngân hà, kỹ lưỡng đến mức họ không mất phí gì để mô tả mặt bên của nó, chỉ ra vị trí của ngôi sao neutron đáng chú ý nhất.

Các nhà khoa học tin rằng AXP và SGR đơn giản là hai giai đoạn trong vòng đời của cùng một ngôi sao neutron nam châm khổng lồ. Trong 10.000 năm đầu tiên, sao từ là một ẩn tinh SGR, có thể nhìn thấy được trong ánh sáng thông thường và tạo ra các đợt bức xạ tia X mềm lặp đi lặp lại, và trong hàng triệu năm tiếp theo, nó, giống như một ẩn tinh AXP dị thường, biến mất khỏi phạm vi nhìn thấy được và phát ra những luồng khói chỉ trong phim X-quang.

Nam châm mạnh nhất
Phân tích dữ liệu thu được từ vệ tinh RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer, NASA) trong quá trình quan sát xung bất thường SGR 1806-20 cho thấy nguồn này là nam châm mạnh nhất được biết đến cho đến nay trong Vũ trụ. Độ lớn từ trường của nó được xác định không chỉ dựa trên dữ liệu gián tiếp (từ sự chậm lại của xung), mà còn gần như trực tiếp từ việc đo tần số quay của proton trong từ trường của sao neutron. Từ trường gần bề mặt của nam châm này đạt tới 10 15 gauss. Ví dụ, nếu nó ở trong quỹ đạo của Mặt trăng, tất cả các phương tiện lưu trữ từ tính trên Trái đất của chúng ta sẽ bị khử từ. Đúng, tính đến thực tế là khối lượng của nó xấp xỉ bằng khối lượng Mặt trời, điều này sẽ không còn quan trọng nữa, vì ngay cả khi Trái đất không rơi vào ngôi sao neutron này, nó vẫn sẽ quay xung quanh nó một cách điên cuồng, tạo ra một cuộc cách mạng hoàn toàn chỉ trong một giờ.

máy phát điện hoạt động
Tất cả chúng ta đều biết rằng năng lượng thích thay đổi từ dạng này sang dạng khác. Điện dễ dàng biến thành nhiệt, động năng dễ dàng biến thành thế năng. Hóa ra, các dòng đối lưu khổng lồ của magma, plasma hoặc vật chất hạt nhân dẫn điện cũng có thể chuyển đổi động năng của chúng thành một thứ gì đó bất thường, chẳng hạn như thành từ trường. Sự chuyển động của các khối lượng lớn trên một ngôi sao đang quay với sự có mặt của từ trường ban đầu nhỏ có thể dẫn đến dòng điện tạo ra một trường cùng hướng với trường ban đầu. Kết quả là, sự gia tăng giống như tuyết lở trong từ trường của chính vật thể dẫn dòng điện quay bắt đầu. Trường càng lớn thì dòng điện càng lớn, dòng điện càng lớn, trường càng lớn và tất cả điều này là do dòng đối lưu tầm thường, do chất nóng nhẹ hơn chất lạnh và do đó nổi lên

Khu phố rắc rối

Đài quan sát không gian Chandra nổi tiếng đã phát hiện ra hàng trăm vật thể (kể cả ở các thiên hà khác), cho thấy rằng không phải tất cả các sao neutron đều có số phận sống đơn độc. Những vật thể như vậy được sinh ra trong các hệ nhị phân sống sót sau vụ nổ siêu tân tinh tạo ra sao neutron. Và đôi khi điều đó xảy ra là các ngôi sao neutron đơn lẻ trong các vùng sao dày đặc như cụm sao cầu bắt được một ngôi sao đồng hành. Trong trường hợp này, sao neutron sẽ “đánh cắp” vật chất từ ngôi sao lân cận của nó. Và tùy vào khối lượng của ngôi sao đi cùng nó mà việc “trộm cắp” này sẽ gây ra những hậu quả khác nhau. Khí chảy từ một ngôi sao đồng hành có khối lượng nhỏ hơn Mặt trời của chúng ta vào một “mảnh vụn” như sao neutron không thể rơi ngay lập tức do động lượng góc của chính nó quá lớn, nên nó tạo ra cái gọi là đĩa bồi tụ xung quanh nó từ “bị đánh cắp » vấn đề. Ma sát khi nó quấn quanh ngôi sao neutron và lực nén trong trường hấp dẫn làm nóng chất khí lên hàng triệu độ và nó bắt đầu phát ra tia X. Một hiện tượng thú vị khác liên quan đến các sao neutron có sao đồng hành có khối lượng thấp là các vụ nổ tia X. Chúng thường kéo dài từ vài giây đến vài phút và mang lại cho ngôi sao độ sáng tối đa gần gấp 100 nghìn lần độ sáng của Mặt trời.

Những tia sáng này được giải thích là do khi hydro và heli được chuyển đến sao neutron từ sao đồng hành, chúng tạo thành một lớp dày đặc. Dần dần, lớp này trở nên dày đặc và nóng đến mức phản ứng tổng hợp nhiệt hạch bắt đầu và một lượng năng lượng khổng lồ được giải phóng. Về sức mạnh, điều này tương đương với vụ nổ toàn bộ kho vũ khí hạt nhân của người trái đất trên mỗi cm vuông bề mặt của một ngôi sao neutron trong vòng một phút. Một bức tranh hoàn toàn khác sẽ được quan sát thấy nếu sao neutron có một ngôi sao đồng hành khổng lồ. Ngôi sao khổng lồ mất vật chất dưới dạng gió sao (dòng khí bị ion hóa phát ra từ bề mặt của nó) và lực hấp dẫn khổng lồ của sao neutron thu giữ một phần vật chất này. Nhưng ở đây từ trường tự phát sinh, làm cho vật chất rơi theo các đường sức về phía các cực từ.

Điều này có nghĩa là bức xạ tia X chủ yếu được tạo ra tại các điểm nóng ở hai cực và nếu trục từ và trục quay của ngôi sao không trùng nhau thì độ sáng của ngôi sao có thể thay đổi - nó cũng là một ẩn tinh. , nhưng chỉ là một tấm X-quang. Các sao neutron trong xung tia X có các sao khổng lồ sáng làm bạn đồng hành. Trong các vụ nổ, bạn đồng hành của sao neutron là những sao mờ, có khối lượng thấp. Tuổi của những ngôi sao lùn sáng không quá vài chục triệu năm, trong khi tuổi của những ngôi sao lùn mờ nhạt có thể lên tới hàng tỷ năm, vì ngôi sao lùn tiêu thụ nhiên liệu hạt nhân của chúng nhanh hơn nhiều so với ngôi sao lùn. Theo đó, các vụ nổ là những hệ thống cũ trong đó từ trường đã suy yếu theo thời gian, trong khi các xung còn tương đối trẻ, và do đó từ trường trong chúng mạnh hơn. Có lẽ các vụ nổ đã nổ ra ở một thời điểm nào đó trong quá khứ, nhưng các sao xung vẫn chưa bùng nổ trong tương lai.

Chúng phát sinh từ các hệ nhị phân nơi một ngôi sao neutron cũ, quay chậm bắt đầu hấp thụ vật chất từ người bạn đồng hành cũng già nua của nó (thường là sao khổng lồ đỏ). Khi vật chất rơi xuống bề mặt của một ngôi sao neutron, nó sẽ truyền năng lượng quay cho nó, khiến nó quay ngày càng nhanh hơn. Điều này xảy ra cho đến khi sao đồng hành của sao neutron, gần như không còn khối lượng dư thừa, trở thành một sao lùn trắng, và ẩn tinh trở nên sống động và bắt đầu quay với tốc độ hàng trăm vòng mỗi giây. Tuy nhiên, gần đây các nhà thiên văn học đã phát hiện ra một hệ thống rất bất thường, trong đó bạn đồng hành của sao xung mili giây không phải là sao lùn trắng mà là một ngôi sao đỏ khổng lồ, phồng lên. Các nhà khoa học tin rằng họ đang quan sát hệ nhị phân này ngay ở giai đoạn “giải phóng” ngôi sao đỏ khỏi trọng lượng dư thừa và biến thành sao lùn trắng. Nếu giả thuyết này không chính xác thì ngôi sao đồng hành có thể là một cụm sao hình cầu bình thường bị một ẩn tinh vô tình bắt giữ. Hầu như tất cả các sao neutron được biết đến hiện nay đều được tìm thấy ở dạng sao đôi tia X hoặc dưới dạng ẩn tinh đơn lẻ.

Và gần đây, Hubble đã nhận thấy trong ánh sáng khả kiến một ngôi sao neutron, không phải là thành phần của hệ nhị phân và không dao động trong phạm vi tia X và vô tuyến. Điều này mang đến một cơ hội duy nhất để xác định chính xác kích thước của nó và điều chỉnh các ý tưởng về thành phần và cấu trúc của lớp sao kỳ lạ bị đốt cháy và bị nén bởi lực hấp dẫn này. Ngôi sao này lần đầu tiên được phát hiện dưới dạng nguồn tia X và phát ra trong phạm vi này không phải vì nó thu thập khí hydro khi di chuyển trong không gian mà vì nó vẫn còn trẻ. Nó có thể là tàn dư của một trong những ngôi sao trong hệ nhị phân. Do một vụ nổ siêu tân tinh, hệ thống nhị phân này sụp đổ và những người hàng xóm trước đây bắt đầu cuộc hành trình độc lập xuyên qua Vũ trụ.

Bé ăn sao
Giống như những viên đá rơi xuống đất, một ngôi sao lớn, giải phóng một phần khối lượng của nó, dần dần di chuyển đến một ngôi sao nhỏ và xa, ngôi sao có trường hấp dẫn rất lớn gần bề mặt của nó. Nếu các ngôi sao không quay quanh một trọng tâm chung, thì dòng khí có thể chảy đơn giản, giống như dòng nước từ cốc, lên một ngôi sao neutron nhỏ. Nhưng vì các ngôi sao quay theo hình tròn nên vật chất rơi phải mất phần lớn xung lượng góc trước khi chạm tới bề mặt. Và ở đây, sự ma sát lẫn nhau của các hạt chuyển động theo những quỹ đạo khác nhau và sự tương tác của plasma bị ion hóa tạo thành đĩa bồi tụ với từ trường của ẩn tinh giúp quá trình rơi vật chất kết thúc thành công bằng một cú va chạm lên bề mặt sao neutron trong vùng cực từ của nó.

Câu đố 4U2127 đã được giải
Ngôi sao này đã đánh lừa các nhà thiên văn học trong hơn 10 năm, cho thấy sự biến đổi chậm kỳ lạ trong các thông số của nó và bùng phát khác nhau mỗi lần. Chỉ có nghiên cứu mới nhất từ đài quan sát không gian Chandra mới có thể làm sáng tỏ hành vi bí ẩn của vật thể này. Hóa ra đây không phải là một mà là hai sao neutron. Hơn nữa, cả hai đều có bạn đồng hành: một ngôi sao giống Mặt trời của chúng ta, ngôi sao kia giống người hàng xóm nhỏ màu xanh. Về mặt không gian, các cặp sao này cách nhau một khoảng khá lớn và sống độc lập. Nhưng trên quả cầu sao, chúng được chiếu tới gần như cùng một điểm, đó là lý do tại sao chúng được coi là một vật thể trong một thời gian dài như vậy. Bốn ngôi sao này nằm trong cụm sao cầu M15 ở khoảng cách 34 nghìn năm ánh sáng.

Câu hỏi mở

Tiêu chuẩn phổ quát
Rất khó để gửi một thứ gì đó ra ngoài hệ mặt trời, vì vậy cùng với tàu vũ trụ Pioneer 10 và 11 đã hướng tới đó 30 năm trước, những người trên trái đất cũng gửi tin nhắn đến anh em của họ. Để vẽ một thứ mà Tâm trí ngoài Trái đất có thể hiểu được không phải là một nhiệm vụ dễ dàng, hơn nữa, cũng cần phải cho biết địa chỉ người gửi và ngày gửi thư... Làm thế nào mà các nghệ sĩ có thể làm được tất cả những điều này thật khó khăn; để một người có thể hiểu được, nhưng ý tưởng sử dụng xung vô tuyến để chỉ ra địa điểm và thời gian gửi tin nhắn thật tuyệt vời. Các tia gián đoạn có độ dài khác nhau phát ra từ một điểm tượng trưng cho Mặt trời cho biết hướng và khoảng cách đến các sao xung gần Trái đất nhất, và sự gián đoạn của đường này không gì khác hơn là một ký hiệu nhị phân cho thời kỳ cách mạng của chúng. Chùm tia dài nhất hướng vào trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta. Tần số của tín hiệu vô tuyến do nguyên tử hydro phát ra khi hướng tương hỗ của các spin (hướng quay) của proton và electron thay đổi được lấy làm đơn vị thời gian trong tin nhắn.

Tất cả những sinh vật thông minh trong Vũ trụ nên biết đến tần số 21 cm hoặc 1420 MHz nổi tiếng. Sử dụng những điểm mốc này, chỉ vào “đèn hiệu vô tuyến” của Vũ trụ, người ta sẽ có thể tìm thấy những sinh vật trên trái đất thậm chí sau nhiều triệu năm, và bằng cách so sánh tần số ghi được của các sao xung với tần số hiện tại, có thể ước tính khi nào những người đàn ông và người phụ nữ chúc phúc cho chuyến bay của con tàu vũ trụ đầu tiên rời khỏi hệ mặt trời.

Nikolay Andreev

Được dự đoán bởi các nhà lý thuyết, đặc biệt là các học giả L. A. Landau vào năm 1932.

Sự biến đổi của các ngôi sao

Những ngôi sao không tồn tại mãi mãi. Tùy thuộc vào ngôi sao là gì và sự tồn tại của nó diễn ra như thế nào, ngôi sao sẽ quay hoặc trong sao lùn trắng, hoặc trong sao neutron.

Nếu một ngôi sao sụp đổ, nó sẽ hình thành lỗ đen trong không gian.

Đây là những ý tưởng về “cái chết” của các ngôi sao, được phát triển bởi học giả Vâng, B. Zeldovich và các học trò của ông. Sao lùn trắng đã được biết đến từ rất lâu.

Trong ba thập kỷ, đã có nhiều tranh cãi xung quanh dự đoán này. Tranh chấp, nhưng không tìm kiếm. Việc tìm kiếm các sao neutron bằng các đài quan sát trên mặt đất là vô nghĩa: chúng có thể không phát ra các tia nhìn thấy được và các tia từ các phần khác của quang phổ điện từ không có khả năng vượt qua lớp giáp chắn của bầu khí quyển trái đất.

Vũ trụ từ không gian bên ngoài

Việc tìm kiếm chỉ bắt đầu khi có cơ hội nhìn vào Vũ trụ từ không gian bên ngoài.

Vào cuối năm 1967, các nhà thiên văn học đã có một khám phá gây chấn động. Tại một thời điểm nào đó trên bầu trời, nó đột nhiên sáng lên và tắt đi sau một phần trăm giây. nguồn điểm vô tuyến. Khoảng một giây sau, đèn flash lặp lại. Những lần lặp lại này nối tiếp nhau với độ chính xác như đồng hồ bấm giờ của một con tàu. Dường như một ngọn hải đăng xa xa đang nháy mắt với những người quan sát trong đêm đen của Vũ trụ.

Sau đó khá nhiều ngọn hải đăng như vậy được biết đến. Hóa ra họ khác nhau chu kỳ của xung chùm tia, thành phần bức xạ. Số đông ẩn tinh- như tên gọi của những ngôi sao mới được phát hiện này - có tổng thời gian chu kỳ từ một phần tư giây đến bốn giây.

Ngày nay, số lượng ẩn tinh được khoa học biết đến là khoảng 2000. Và khả năng khám phá mới còn lâu mới cạn kiệt.

Pulsar là sao neutron. Thật khó để tưởng tượng bất kỳ cơ chế nào khác có thể đốt cháy và dập tắt ngọn lửa xung với độ chính xác sắt hơn sự quay của chính ngôi sao. Một nguồn bức xạ được “lắp đặt” ở một phía của ngôi sao và với mỗi vòng quay quanh trục của nó, chùm tia phát ra sẽ rơi xuống Trái đất của chúng ta trong giây lát.

Nhưng những ngôi sao nào có khả năng quay với tốc độ vài vòng mỗi giây? Neutron - và không có ai khác.

Ví dụ, của chúng tôi thực hiện một cuộc cách mạng trong gần 25 ngày; tăng tốc độ - và lực ly tâm sẽ xé nó ra, thổi nó thành từng mảnh.

Tuy nhiên, trên sao neutron , chất đó bị nén đến một mật độ không thể tưởng tượng được trong điều kiện bình thường. Mọi centimet khối Chất của sao neutron trong điều kiện trên mặt đất sẽ nặng từ 100 nghìn đến 10 tỷ tấn!

Sự co lại chí mạng làm giảm mạnh đường kính của ngôi sao. Nếu trong cuộc đời tỏa sáng của chúng, những ngôi sao có đường kính hàng trăm nghìn, hàng triệu km thì bán kính của sao neutron hiếm khi
vượt quá 20-30 km. Một “bánh đà” nhỏ như vậy, và hơn nữa, được tán đinh chắc chắn bởi lực hấp dẫn phổ quát, có thể quay với tốc độ vài vòng mỗi giây - nó sẽ không bị vỡ ra.

Một sao neutron phải quay rất nhanh. Bạn đã thấy cách một nữ diễn viên múa ba lê xoay tròn, kiễng chân lên và ấn chặt hai cánh tay vào cơ thể chưa? Nhưng khi cô dang rộng cánh tay ra, tốc độ quay của cô lập tức chậm lại.

Nhà vật lý sẽ nói: mô men quán tính đã tăng lên. Ngược lại, khi bán kính của nó giảm, mômen quán tính của sao neutron giảm dần; nó dường như “ép cánh tay” ngày càng gần cơ thể hơn. Tốc độ quay của nó tăng lên nhanh chóng. Và khi đường kính của ngôi sao giảm đến giá trị được chỉ ra ở trên, số vòng quay của nó quanh trục của nó phải giống hệt số vòng quay được cung cấp bởi “hiệu ứng xung”.

Các nhà vật lý thực sự muốn ở trên bề mặt của một ngôi sao neutron và tiến hành một số thí nghiệm. Rốt cuộc, những điều kiện phải tồn tại ở đó, những điều kiện như vậy không thể tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác: một cường độ tuyệt vời trường hấp dẫn và cường độ từ trường tuyệt vời.

Theo tính toán của các nhà khoa học, nếu ngôi sao đang co lại có từ trường có cường độ rất khiêm tốn - một oersted (từ trường của Trái đất, ngoan ngoãn quay kim la bàn màu xanh về phía bắc, bằng khoảng một nửa oersted), thì trường đó sức mạnh của một ngôi sao neutron có thể đạt tới 100 triệu và một nghìn tỷ oersted!

Vào những năm 20 của thế kỷ XX, trong thời gian làm việc tại phòng thí nghiệm của E. Rutherford, nhà khoa học nổi tiếng nhà vật lý Liên Xô học giả P. L. Kapitsa Tiến hành kinh nghiệm trong việc thu được từ trường siêu mạnh. Ông đã thu được một từ trường có cường độ chưa từng có với thể tích hai cm khối - lên tới 320 nghìn oersted. Tất nhiên, kỷ lục này hiện đã bị vượt qua.

Bằng cách sử dụng những thủ thuật phức tạp nhất, hạ toàn bộ một chiếc Niagara chạy điện - công suất một triệu kilowatt - vào một vòng dây điện từ và làm nổ một lượng bột điện phụ, họ đã thu được cường độ từ trường lên tới 25 triệu oersted.

Trường này tồn tại trong vài phần triệu giây. Và trên một ngôi sao neutron, có thể có một trường không đổi lớn hơn hàng nghìn lần!

Cấu trúc của sao neutron

Liên Xô nhà khoa học học giả V. L. Ginzburg vẽ một bức tranh khá chi tiết cấu trúc sao neutron. Các lớp bề mặt của nó phải ở trạng thái rắn và đã ở độ sâu một km, với nhiệt độ ngày càng tăng, lớp vỏ rắn phải được thay thế bằng chất lỏng neutron có chứa trong thành phần của nó một hỗn hợp nhất định của proton và electron, một chất lỏng có đặc tính đáng kinh ngạc , siêu lỏng và siêu dẫn.

Cấu trúc của xung sao neutron

Trong điều kiện trên cạn ví dụ duy nhất siêu lỏng là trạng thái của cái gọi là helium-2, helium lỏng, ở nhiệt độ gần bằng không tuyệt đối. Helium-2 có thể chảy ra khỏi tàu ngay lập tức thông qua lỗ nhỏ, có thể bỏ qua trọng lực để nâng thành ống nghiệm lên.

Tính siêu dẫn còn được biết đến trong điều kiện trên mặt đất chỉ ở nhiệt độ rất thấp. Giống như tính siêu lỏng, nó là sự biểu hiện trong điều kiện của chúng ta về các quy luật của thế giới hạt cơ bản.

Theo Viện sĩ V.L. Ginzburg, ở chính giữa sao neutron có thể có một lõi không siêu lỏng và không siêu dẫn.

Hai trường khổng lồ - hấp dẫn và từ trường - tạo ra một loại vương miện xung quanh sao neutron. Trục quay của ngôi sao không trùng với trục từ nên gây ra “hiệu ứng xung”.

Nếu bạn tưởng tượng rằng cực từ Trái đất, (chi tiết hơn:) nằm trên địa điểm Hồ Baikal và nơi này được lắp đặt một ăng-ten phát sóng vô tuyến, hướng tới thiên đỉnh, với chùm tia khá hẹp, sau đó bất kỳ khu vực không gian nào rơi vào trong Vùng “tầm nhìn” của chùm tia này sẽ định kỳ nhận tín hiệu máy phát.

Do đó, xung sao neutron phát ra các luồng phát xạ vô tuyến có định hướng hẹp, do sự quay của sao neutron, chúng rơi vào trường quan sát của người quan sát theo những khoảng thời gian đều đặn.