Сверхплотный астрофизический объект
Компактное небесное тело, являющееся конечным этапом эволюции звёзд с начальной массой примерно от 8 до 20–25 солнечных масс. После исчерпания термоядерного топлива и взрыва сверхновой гравитация сжимает оставшееся ядро до размеров города (диаметр около 20 км), но масса сохраняется близкой к солнечной. Вещество находится в экзотическом состоянии, где протоны и электроны сливаются в нейтроны.
Близкие слова
- пульсарчастный случай нейтронной звезды, излучающий узкие пучки радиоволн
- магнетарнейтронная звезда с экстремально сильным магнитным полем
Астрономы зафиксировали гравитационные волны от столкновения двух нейтронных звёзд.
Магнитное поле этой нейтронной звезды настолько сильное, что искажает атомные структуры на её поверхности.
Физические свойства и плотность
Нейтронные звёзды демонстрируют экстремальные физические параметры, недостижимые в лабораторных условиях на Земле. Плотность вещества внутри такой звезды сравнима с плотностью атомного ядра: чайная ложка материала нейтронной звезды весила бы миллиарды тонн. Это происходит из-за того, что гравитационное давление преодолевает электростатическое отталкивание электронов и протонов, заставляя их объединяться в нейтроны.
Важнейшей характеристикой является скорость вращения. Благодаря закону сохранения момента импульса, при сжатии звезды от размеров Солнца до диаметра 20 км её вращение многократно ускоряется. Некоторые нейтронные звёзды совершают сотни оборотов в секунду. Именно это быстрое вращение и мощное магнитное поле позволяют им выступать в роли космических маяков.
Разновидности: пульсары и магнетары
Не все нейтронные звёзды выглядят одинаково для наблюдателей. Если звезда обладает сильным магнитным полем и излучает узкие пучки радиоволн, которые периодически попадают на Землю благодаря вращению, её называют пульсаром. Этот эффект сравнивают с маяком: мы видим вспышку каждый раз, когда луч направлен в нашу сторону.
Другой крайний случай — магнетары. У этих объектов магнитное поле может превышать обычное поле нейтронной звезды в тысячи раз. Магнетары известны своими редкими, но мощными гамма-всплесками и рентгеновскими извержениями, вызванными сейсмической активностью («звездотрясениями») коры звезды.
Отличие от чёрных дыр и белых карликов
Нейтронные звёзды занимают промежуточное положение между белыми карликами и чёрными дырами по массе и плотности. Белые карлики образуются из менее массивных звёзд (как Солнце) и удерживаются давлением вырожденного электронного газа. Если же масса остатка звезды превышает предел Оппенгеймера — Волкова (примерно 2–3 массы Солнца), нейтронное давление не способно остановить коллапс, и звезда превращается в чёрную дыру.
Таким образом, наличие нейтронной звезды указывает на то, что исходная звезда была достаточно массивной для взрыва сверхновой, но недостаточно тяжёлой для полного гравитационного схлопывания в сингулярность. Наблюдение за такими объектами позволяет изучать физику при экстремальных плотностях и проверять общую теорию относительности.