Neutronske zvezde

May 15, 2014 by

 Od svih poznatih nebeskih tela neutronske zvezde svakako spadaju među najzanimljivije i najređe, posebno ako govorimo o tipovima neutronskih zvezda kakvi su magnetari.

         neutron-stars     Kao što im i samo ime kaže, neutronske zvezde su sastavljene gotovo isključivo od neutrona, čestica bez naelektrisanja i sa masom približnom masi protona. Ove zvezde predstavljaju ostatak masivnijih zvezda koje su svoj život završile kolosalnim eksplozijama – supernovama. Zvezde koje završavaju kao supernove mogu formirati tri vrste novih tela: bele patuljke, neutronske zvezde i crne rupe.

Nastanak neutronskih zvezda

            Kada obična zvezda potroši svoje gorivo i dođe do stadijuma u kome nastavak termonuklearnih reakcija u jezgru više nije moguć bez dodavanja energije sa strane, ona kolabira pod dejstvom sopstvene gravitacije jer više nema gama-zraka čija bi se energija suprotstavljala gravitaciji i držala zvezdu u ravnoteži.  Pošto se u jezgru zvezde procesom fuzije stvaraju sve teži i teži elementi, ovim procesom se stvara i gvožđe. Priroda gvožđa je takva da je za dalju fuziju u teže elemente potrebno dodati energiju. Pošto nema dodatne energije koja bi podstakla termonuklearne reakcije, na temperaturi od oko 10 milijardi kelvina, dolazi do procesa fotodezintegracije gvožđa, što je endotermna reakcija (apsorbuje energiju). Ova rekacija dovodi do brzog hlađenja i urušavanja zvezde. Oslobođena gravitaciona energija ubrzava elektrone toliko da oni sada imaju dovoljno energije za razbijanje atmoskih jezgara i spajanje sa protonima stvarajući na taj način neutrone. Zbog nedostatka naelektrisanja koje inače odbija protone od elektrona, neutroni mogu da se sabiju na mnogo manju zapreminu stvarajući tako jezgro neutronske zvezde. Kolabiranje zvezde toliko je jako da pod njegovim dejstvom neutronski gas preuzima ulogu elektrona koji su doveli do njegovog forimiranja i zadržava dalje kolabiranje. Na ovaj način dobija se zvezda prečnika od 10 do 20 kilometara i gustine od nekoliko stotina hiljada milijardi kilograma po metru kubnom u njenom jezgru.

Sastav i svojstva neutronskih zvezda

      Ono što neutronske zvezde čini zanimljivim za fizičare je njihova veličina (prečnik im je svega par desetina kilometara), brzina njihove rotacije (koja je velika zbog zakona održanja impulsa koji kaže da smanjenjem zapremine telo povećava brzinu rotacije) i gustina. O njihovom sastavu nema se mnogo šta reći, čine je kora koja je sastavljena od gvožđa debljine oko 1,5km ispod koje se nalazi “okean” neutrona čije je glavno svojstvo to da njihovo kretanje ne izaziva trenje pa samim tim nema ni gubitka energije. Ispod ovog neutronskog “okeana” sastav materije je većim delom nepoznat s obzirom da gustina materije u neutronskoj zvezdi raste sa približavanjem njenom centru što za posledicu ima sve bizarnije fizičke uslove. Ovo svojstvo neutronske zvezde slično je onome što možemo da zapazimo kod jezgra crnih rupa koje takođe odlikuje ekstremna gustina. Neutronske zvezde vrlo su tople, njihova površinska temperatura se kreće oko 10.000.000K. S obzirom da su vrlo masivne krasi ih i vrlo jako gravitaciono polje pa je druga kosmička brzina, odnosno brzina koju je potrebno dostići kako bi se pobeglo iz njihovog “gravitacionog zagrljaja” jednaka 2/3 brzine svetlosti. Ovu jaku gravitacionu silu najbolje ćemo ilustrovati jednom zanimljivošću koja kaže da bi telo ispušteno sa visine od 1m palo na površinu neutronske zvezde brzinom od 2000km/s.

        Tipovi neutronskih zvezda

 Neutronske zvezde javljaju se u dva osnovna tipa a to su: pulsari i magnetari.

       Pulsari predstavljaju pravilne radio-izvore sa vrlo malim periodom rotacije. Osnovne karakteristike pulsara su rotacija i magnetno polje. Pulsari su neutronske zvezde koje izuzetno brzo rotiraju (period rotacije je reda milisekunde do jednog minuta) i imaju vrlo jako magnetno polje (oko 10^12G). Ovo magnetno polje stvara jako električno polje (približno 10^18V) koje izbija naelektrisane čestice (elektrone i jone) sa površine pulsara. Ove nelektrisane čestice se potom ubrzavaju posredstvom magnetnog polja i emituju širok raspored zračenja koje se kreće od radio talasa pa do gama zračenja velike snage (do 1TeV). Pošto se osa rotacije i magnetna osa nalaze pod različitim uglom jedna u odnosu na drugu možemo opaziti snopove radio talasa samo ako se nalazimo u pravcu njih.

      Magnetari su najređi i najmisteriozniji oblici neutronskih zvezda, njih karakteriše najjače magnetno za koje znamo. Naučnici još uvek nisu sigurni kako se tačno formiraju ove zvezde a najnovije otkriće zvezdanog pratioca magnetara u zvezdanom klasteru Westerlund 1 udaljenom 16.000 sv. godina  dalo je  hipotezu da se magnetari formiraju u binarnim sistemima. Ova nova hipoteza objašnjava nastajanje magnetara na sledeći način:

      Kada masivnija zvezda iz pomenutog binarnog sistema potroši svoje gorivo, njen spoljašnji sloj materije prelazi na njenu zvezdu pratioca (budući magnetar) koja usled toga sve brže rotira. Naučnici veruju da je upravo ta rotacija ključ stvaranja jakog magnetnog polja koje karakteriše magnetar. U drugoj fazi dolazi do svojevsnog transfera mase koji zapravo znači da manja zvezda postaje toliko masivna da odbaci višak materije od koje će neka količina otići u međuzvezdani prostor, a ostatak se vratiti zvezdi od koje je potekla zbog čega će ta zvezda nastaviti svoje postojanje. Ovo odbacivanje viška mase je ključni događaj koji je odgovoran za to da manja zvezda izbegne sudbinu da postane crna rupa ali da i dalje ima dovoljno mase da formira magnetar.

         Naravno, za potvrdu ove hipoteze biće potrebno još mnogo osmatranja i teorijskih potvrda, u svakom slučaju jedan novi korak ka razumevanju nastajanja magnetara je načinjen i možemo se nadati da ćemo u budućnosti biti sasvim sigurni na koji način se ova misteriozna nebeska tela formiraju.

Social Comments

Related Posts

Tags

Share This

Leave a Reply