Una bellissima trottola spaziale potrebbe un giorno distruggere la Terra con raggi mortali, riferiscono gli scienziati.
A differenza della Morte Nera di Star Wars, che doveva avvicinarsi a un pianeta per farlo esplodere, questa spirale fiammeggiante è in grado di bruciare mondi lontani migliaia di anni luce, proprio come la Galassia della Morte già descritta sul nostro sito web.
"Ho amato questa spirale per la sua bellezza, ma ora guardandola, non posso fare a meno di sentirmi come se stessi guardando in basso la canna di una pistola", ha detto il ricercatore Peter Tuthill, astronomo dell'Università di Sydney.
Al centro di questa cima cosmica infuocata ci sono due stelle calde e luminose che ruotano l'una intorno all'altra. In tale rotazione reciproca, lampi di gas fluente fuoriescono dalla superficie delle stelle e si scontrano nello spazio intermedio, intrecciandosi gradualmente e attorcigliandosi dalle orbite delle stelle in spirali rotanti.
Una sequenza di 11 immagini, combinate e colorate, mostra una trottola formata dalla doppia stella Wolf-Raet 104. Le immagini sono state riprese nel vicino infrarosso dal telescopio Keck. Peter Tuthill, Università di Sydney.
Corto circuito
Yula, chiamata WR 104, è stata scoperta otto anni fa nella costellazione del Sagittario. Gira "ogni otto mesi, con la precisione di un cronometro cosmico", dice Tuthill.
Entrambe le stelle pesanti in WR 104 un giorno esploderanno come supernova. Tuttavia, una delle due stelle è una stella di tipo Wolf-Rae altamente instabile, che si trova nell'ultima fase conosciuta della vita delle stelle pesanti prima di diventare una supernova.
"Gli astronomi pensano che le stelle Wolf-Rae siano delle bombe ad orologeria", spiega Tuthill. "La 'miccia' di questa stella è quasi - astronomicamente parlando - esplosa e potrebbe esplodere in qualsiasi momento entro le prossime centinaia di migliaia di anni".
Quando Wolf Rae diventa una supernova, "potrebbe lanciare un enorme raggio gamma nella nostra direzione", afferma Tuthill. "E se si verificasse un'esplosione di raggi gamma del genere, non vorremmo davvero che la Terra si mettesse sulla sua strada".
Poiché l'onda d'urto iniziale si muoverà alla velocità della luce, nulla può avvertire del suo avvicinamento.
In linea di fuoco
I lampi di raggi gamma sono le esplosioni più potenti a noi conosciute nell'universo. In tempi che vanno da pochi millisecondi a un minuto o più, possono rilasciare tanta energia quanta il nostro Sole in tutti i suoi 10 miliardi di anni di esistenza.
Ma la cosa più inquietante di questo periodo natalizio è che lo vediamo come una spirale quasi perfetta, secondo le ultime immagini del telescopio Keck alle Hawaii. "Quindi, possiamo vedere un sistema binario solo quando siamo praticamente sul suo asse", spiega Tuthill.
Con nostro grande rammarico, l'emissione di raggi gamma avviene direttamente lungo l'asse del sistema. In effetti, se mai si verificasse un rilascio di raggi gamma, il nostro pianeta potrebbe trovarsi proprio sulla linea di fuoco.
"È il primo oggetto che conosciamo che può emettere raggi gamma contro di noi", afferma l'astrofisico Adrian Melott dell'Università del Kansas a Laurence, che non è stato coinvolto nello studio. "E la distanza dal sistema è spaventosamente vicina".
Yula si trova a circa 8.000 anni luce dalla Terra, a circa un quarto dal centro della Via Lattea. Anche se sembra una distanza decente, "studi precedenti hanno dimostrato che un lampo di raggi gamma potrebbe essere dannoso per la vita sulla Terra - se non siamo abbastanza fortunati da intralciarci - e a quella distanza", afferma Tuthill.
Possibile scenario
Sebbene il filatoio non possa fare a pezzi la Terra come la Morte Nera e Star Wars - almeno non da una distanza di 8000 anni luce - può portare a una massiccia distruzione e persino alla completa estinzione della vita, in forme a noi note, su il nostro pianeta.
I raggi gamma non possono penetrare nell'atmosfera terrestre abbastanza in profondità da bruciare il suolo, ma possono alterare chimicamente la stratosfera. Melot ha calcolato che se il WR 104 ci sparasse una raffica di circa 10 secondi, i raggi gamma ci priverebbero del 25 percento dello strato di ozono che ci protegge dai dannosi raggi ultravioletti. In confronto, l'assottigliamento dello strato di ozono indotto dall'uomo, che ha creato "buchi di ozono" sulle regioni polari, ha ridotto lo strato di ozono solo del 3-4%.
"Le cose andranno molto male", dice Melot. Tutto comincerà a morire. La catena alimentare può crollare negli oceani, possono esserci una crisi agricola e una carestia”.
Il rilascio di raggi gamma può anche portare a nebbia scura e solare e piogge acide. Tuttavia, la distanza di 8.000 anni è "troppo lunga perché l'oscuramento sia evidente", ha detto Melot. - Direi che, in generale, ci sarà meno luce solare dell'1-2 percento. Il clima potrebbe diventare un po' più freddo, ma non dovrebbe raggiungere un'era glaciale catastrofica".
Il pericolo dei raggi cosmici
Ciò che non si sa sui raggi gamma è quante particelle emettono raggi cosmici.
"In genere, i lampi di raggi gamma si verificano così lontano da noi che i campi magnetici dell'universo estraggono tutti i raggi cosmici che potremmo osservare, ma se l'esplosione di raggi gamma si verifica relativamente vicino, tutte le particelle ad alta energia scorreranno attraverso il campo magnetico della galassia e ci colpirà", dice Melot. "La loro energia sarà così alta che arriveranno quasi contemporaneamente al flusso luminoso".
“Quella parte della Terra, che risulta essere di fronte al flusso di raggi gamma, sperimenterà qualcosa di simile a quella situata non lontano da un'esplosione nucleare; tutti gli organismi possono ammalarsi di radiazioni, aggiunge Melot.Inoltre, i raggi cosmici possono esacerbare l'effetto dei raggi gamma sull'atmosfera. Ma semplicemente non sappiamo quanti raggi cosmici emanano i raggi gamma, quindi non possiamo valutare la gravità del pericolo".
Inoltre, non è chiaro quanto sarà ampio il flusso di energia rilasciato dall'esplosione di raggi gamma. Ma in ogni caso, il cono di distruzione che emana dalla trottola raggiungerà diverse centinaia di anni luce quadrati prima di raggiungere la Terra, secondo i calcoli di Melot. Tuthill, d'altra parte, afferma che "nessuno può pilotare un'astronave abbastanza lontano da non colpire il raggio se effettivamente spara nella nostra direzione".
Immaginaria "Morte Nera" da "Star Wars"
Non preoccuparti
Tuttavia, Tunhill pensa che la vetta potrebbe essere abbastanza sicura per noi.
"Ci sono troppe incertezze", spiega, un'esplosione così potente di radiazioni gamma.
Ulteriori ricerche dovrebbero concentrarsi sul fatto che WR 104 sia effettivamente mirato alla Terra e in che modo la nascita di una supernova si traduce in lampi di raggi gamma.
Melot e altri hanno anche ipotizzato che gli sciami di raggi gamma potrebbero aver causato un'estinzione di massa di specie sulla Terra. Ma quando si tratta di stabilire se la tromba d'aria rappresenti una vera minaccia per noi, Melot osserva: "Preferirei essere preoccupato per il riscaldamento globale".
>Una pulsar può essere vista al centro della galassia M82 (rosa)
Esplorare pulsar e stelle di neutroni Universo: descrizione e caratteristiche con foto e video, struttura, rotazione, densità, composizione, massa, temperatura, ricerca.
Pulsar
Pulsar sono oggetti sferici compatti, le cui dimensioni non vanno oltre i confini di una grande città. Sorprendentemente, con un tale volume, superano quello solare in massa. Sono usati per studiare stati estremi della materia, rilevare pianeti al di fuori del nostro sistema e misurare le distanze cosmiche. Inoltre, hanno aiutato a trovare onde gravitazionali che indicano eventi energetici, come le collisioni supermassicci. Scoperto per la prima volta nel 1967.
Cos'è una pulsar?
Se cerchi una pulsar nel cielo, sembra una normale stella scintillante, che segue un certo ritmo. In effetti, la loro luce non tremola né pulsa e non appaiono come stelle.
La pulsar produce due fasci di luce stretti e persistenti in direzioni opposte. L'effetto sfarfallio è dovuto al fatto che ruotano (principio del faro). A questo punto, il raggio colpisce la Terra e poi si gira di nuovo. Perché sta succedendo? Il fatto è che il raggio di luce di una pulsar di solito non coincide con il suo asse di rotazione.
Se il lampeggio è creato dalla rotazione, la velocità degli impulsi riflette quella a cui ruota la pulsar. Sono state trovate in totale 2.000 pulsar, la maggior parte delle quali compie un giro al secondo. Ma ci sono circa 200 oggetti che riescono a fare cento rivoluzioni nello stesso tempo. I più veloci sono detti millisecondi perché il loro numero di giri al secondo è pari a 700.
Le Pulsar non possono essere considerate stelle, almeno "vive". Sono più simili a stelle di neutroni che si formano dopo che una stella massiccia esaurisce il carburante e collassa. Di conseguenza, viene creata una forte esplosione: una supernova e il materiale denso rimanente viene trasformato in una stella di neutroni.
Il diametro delle pulsar nell'universo raggiunge i 20-24 km e la massa è il doppio di quella del sole. Per darti un'idea, un pezzo di un tale oggetto delle dimensioni di una zolletta di zucchero peserebbe 1 miliardo di tonnellate. Cioè, qualcosa che pesa l'Everest è messo nella tua mano! È vero, c'è un oggetto ancora più denso: un buco nero. Il più massiccio raggiunge 2,04 masse solari.
Le pulsar hanno forti campi magnetici che sono da 100 milioni a 1 quadrilione di volte più forti di quelli della Terra. Affinché una stella di neutroni inizi a emettere luce come una pulsar, deve avere il giusto rapporto tra intensità del campo magnetico e velocità di rotazione. Succede che un raggio di onde radio potrebbe non passare attraverso il campo visivo di un telescopio terrestre e rimanere invisibile.
pulsar radio
L'astrofisico Anton Biryukov sulla fisica delle stelle di neutroni, il rallentamento della rotazione e la scoperta delle onde gravitazionali:
Perché le pulsar ruotano?
La lentezza per una pulsar è di una rotazione al secondo. I più veloci accelerano a centinaia di giri al secondo e sono chiamati millisecondi. Il processo di rotazione avviene perché anche le stelle da cui si sono formate hanno ruotato. Ma per arrivare a questa velocità, è necessaria una fonte aggiuntiva.
I ricercatori ritengono che le pulsar di millisecondi si siano formate rubando energia a un vicino. Si può notare la presenza di corpi estranei, che aumentano la velocità di rotazione. E questo non va bene per il compagno colpito, che un giorno potrebbe essere completamente assorbito dalla pulsar. Tali sistemi sono chiamati vedove nere (dalla pericolosa specie di ragno).
Le pulsar sono in grado di emettere luce in diverse lunghezze d'onda (dalla radio ai raggi gamma). Ma come lo fanno? Gli scienziati devono ancora trovare una risposta definitiva. Si ritiene che un meccanismo separato sia responsabile di ciascuna lunghezza d'onda. I fasci simili a beacon sono costituiti da onde radio. Sono luminosi e stretti e assomigliano alla luce coerente, dove le particelle formano un raggio focalizzato.
Più veloce è la rotazione, più debole è il campo magnetico. Ma la velocità di rotazione è sufficiente perché emettano gli stessi raggi luminosi di quelli lenti.
Durante la rotazione, il campo magnetico crea un campo elettrico, che è in grado di portare le particelle cariche in uno stato mobile (corrente elettrica). L'area sopra la superficie dove domina il campo magnetico è chiamata magnetosfera. Qui, le particelle cariche vengono accelerate a velocità incredibilmente elevate a causa del forte campo elettrico. Ad ogni accelerazione, emettono luce. Viene visualizzato nel campo ottico e dei raggi X.
E i raggi gamma? La ricerca suggerisce che la loro fonte deve essere cercata altrove vicino alla pulsar. E assomiglieranno a un fan.
Cerca pulsar
I radiotelescopi rimangono il metodo principale per la ricerca di pulsar nello spazio. Sono piccoli e deboli rispetto ad altri oggetti, quindi devi scansionare l'intero cielo e gradualmente questi oggetti cadono nell'obiettivo. La maggior parte è stata trovata utilizzando l'Osservatorio di Parkes in Australia. Molti nuovi dati saranno disponibili dal lancio dello Square Kilometre Antenna Array (SKA) nel 2018.
Nel 2008 è stato lanciato il telescopio GLAST, che ha trovato 2050 pulsar di raggi gamma, di cui 93 millisecondi. Questo telescopio è incredibilmente utile perché scansiona l'intero cielo, mentre altri evidenziano solo piccole aree lungo il piano.
Trovare diverse lunghezze d'onda può essere problematico. Il fatto è che le onde radio sono incredibilmente potenti, ma potrebbero semplicemente non cadere nella lente del telescopio. Ma i raggi gamma si diffondono sulla maggior parte del cielo, ma hanno una luminosità inferiore.
Gli scienziati ora conoscono l'esistenza di 2.300 pulsar trovate attraverso le onde radio e 160 attraverso i raggi gamma. Ci sono anche pulsar da 240 millisecondi, di cui 60 producono raggi gamma.
Uso delle pulsar
Le pulsar non sono solo fantastici oggetti spaziali, ma anche strumenti utili. La luce emessa può dire molto sui processi interni. Cioè, i ricercatori sono in grado di comprendere la fisica delle stelle di neutroni. In questi oggetti la pressione è così alta che il comportamento della materia è diverso dal solito. Lo strano riempimento delle stelle di neutroni è chiamato "pasta nucleare".
Le pulsar apportano molti vantaggi grazie alla precisione dei loro impulsi. Gli scienziati conoscono oggetti specifici e li percepiscono come orologi cosmici. Fu così che iniziarono ad apparire le speculazioni sulla presenza di altri pianeti. In effetti, il primo esopianeta trovato orbitava attorno a una pulsar.
Non dimenticare che le pulsar continuano a muoversi durante il "lampeggio", il che significa che puoi usarle per misurare le distanze cosmiche. Sono stati anche coinvolti nella verifica della teoria della relatività di Einstein, come i momenti con la gravità. Ma la regolarità della pulsazione può essere disturbata dalle onde gravitazionali. Questo è stato notato nel febbraio 2016.
Cimiteri Pulsar
A poco a poco, tutte le pulsar rallentano. La radiazione è alimentata da un campo magnetico creato dalla rotazione. Di conseguenza, perde anche la sua potenza e smette di inviare raggi. Gli scienziati hanno dedotto una linea speciale in cui è ancora possibile trovare i raggi gamma davanti alle onde radio. Non appena la pulsar scende al di sotto, viene cancellata nel cimitero delle pulsar.
Se la pulsar è stata formata dai resti di una supernova, allora ha un'enorme riserva di energia e una velocità di rotazione elevata. Gli esempi includono l'oggetto giovane PSR B0531+21. In questa fase può rimanere per diverse centinaia di migliaia di anni, dopodiché inizierà a perdere velocità. Le pulsar di mezza età costituiscono la maggioranza della popolazione e producono solo onde radio.
Tuttavia, una pulsar può prolungare la sua vita se c'è un compagno nelle vicinanze. Quindi estrarrà il suo materiale e aumenterà la velocità di rotazione. Tali cambiamenti possono verificarsi in qualsiasi momento, quindi la pulsar è in grado di rianimarsi. Tale contatto è chiamato sistema binario a raggi X di piccola massa. Le pulsar più vecchie sono millisecondi. Alcuni hanno miliardi di anni.
stelle di neutroni
stelle di neutroni- oggetti piuttosto misteriosi che superano di 1,4 volte la massa solare. Nascono dopo l'esplosione di stelle più grandi. Conosciamo più da vicino queste formazioni.
Quando esplode una stella, 4-8 volte più massiccia del Sole, rimane un nucleo ad alta densità, che continua a collassare. La gravità spinge così forte sul materiale che fa sì che protoni ed elettroni si uniscano per apparire come neutroni. È così che nasce una stella di neutroni ad alta densità.
Questi enormi oggetti sono in grado di raggiungere un diametro di soli 20 km. Per darti un'idea della densità, solo un cucchiaio di materiale di una stella di neutroni peserebbe un miliardo di tonnellate. La gravità su un tale oggetto è 2 miliardi di volte più forte di quella terrestre e la potenza è sufficiente per le lenti gravitazionali, consentendo agli scienziati di vedere il retro della stella.
Lo shock dell'esplosione lascia un impulso che fa ruotare la stella di neutroni, raggiungendo diverse rivoluzioni al secondo. Sebbene possano accelerare fino a 43.000 volte al minuto.
Strati limite vicino a oggetti compatti
L'astrofisico Valery Suleimanov sull'origine dei dischi di accrescimento, del vento stellare e della materia attorno alle stelle di neutroni:
L'interno delle stelle di neutroni
L'astrofisico Sergei Popov sugli stati estremi della materia, la composizione delle stelle di neutroni e i modi per studiare le profondità:
Quando una stella di neutroni fa parte di un sistema binario in cui è esplosa una supernova, l'immagine appare ancora più impressionante. Se la seconda stella era di massa inferiore al Sole, attira la massa della compagna nel "petalo di Roche". Questa è una nuvola di materia sferica che compie rivoluzioni attorno a una stella di neutroni. Se il satellite era 10 volte più grande della massa solare, anche il trasferimento di massa viene regolato, ma non altrettanto stabile. Il materiale scorre lungo i poli magnetici, si riscalda e si creano pulsazioni ai raggi X.
Entro il 2010, 1800 pulsar erano state trovate utilizzando il rilevamento radio e 70 attraverso i raggi gamma. Alcuni esemplari hanno anche notato dei pianeti.
Tipi di stelle di neutroni
In alcuni rappresentanti di stelle di neutroni, getti di materiale fluiscono quasi alla velocità della luce. Quando ci sorpassano, lampeggiano come un faro. Per questo motivo sono chiamate pulsar.
Quando le pulsar a raggi X prelevano materiale da vicini più massicci, entrano in contatto con il campo magnetico e creano potenti fasci osservati nello spettro radio, raggi X, gamma e ottico. Poiché la sorgente si trova in una compagna, sono chiamate pulsar di accrezione.
Le pulsar rotanti nel cielo seguono la rotazione delle stelle perché gli elettroni ad alta energia interagiscono con il campo magnetico della pulsar sopra i poli. L'accelerazione della materia all'interno della magnetosfera della pulsar provoca la produzione di raggi gamma. Il ritorno di energia rallenta la rotazione.
Nel 1932, il giovane fisico teorico sovietico Lev Davidovich Landau (1908-1968) concluse che nell'Universo esistono stelle di neutroni superdense. Immagina che una stella delle dimensioni del nostro Sole si riduca a una dimensione di diverse decine di chilometri e la sua materia si trasformi in neutroni: questa è una stella di neutroni.
Come mostrano i calcoli teorici, le stelle con una massa del nucleo superiore a 1,2 volte la massa solare esplodono dopo aver esaurito il combustibile nucleare e perdono i loro gusci esterni a grande velocità. E gli strati interni della stella esplosa, che non sono più ostacolati dalla pressione del gas, cadono al centro sotto l'influenza delle forze gravitazionali. In pochi secondi, il volume della stella diminuisce di 1015 volte! Come risultato della mostruosa compressione gravitazionale, gli elettroni liberi vengono pressati nei nuclei degli atomi, per così dire. Si combinano con i protoni e neutralizzano la loro carica per formare neutroni. Privi di una carica elettrica, i neutroni sotto il carico degli strati sovrastanti iniziano ad avvicinarsi rapidamente l'uno all'altro. Ma la pressione del gas di neutroni degenerato interrompe l'ulteriore compressione. Appare una stella di neutroni, quasi interamente composta da neutroni. Le sue dimensioni sono di circa 20 km e la densità in profondità raggiunge 1 miliardo di tonnellate/cm3, cioè vicina alla densità del nucleo atomico.
Quindi, una stella di neutroni è come un gigantesco nucleo di un atomo, sovrasaturato di neutroni. Solo a differenza del nucleo atomico, i neutroni non sono trattenuti da forze intranucleari, ma da forze gravitazionali. Secondo i calcoli, una tale stella si raffredda rapidamente e nel giro di poche migliaia di anni dalla sua formazione, la temperatura della sua superficie dovrebbe scendere a 1 milione di K, il che è confermato anche dalle misurazioni effettuate nello spazio. Naturalmente, questa stessa temperatura è ancora molto alta (170 volte superiore alla temperatura superficiale del Sole), ma poiché una stella di neutroni è composta da materia estremamente densa, la sua temperatura di fusione è molto più di 1 milione di K. Di conseguenza, la superficie delle stelle di neutroni deve essere... solida! Sebbene tali stelle abbiano una crosta calda, ma solida, la cui forza è molte volte maggiore della resistenza dell'acciaio.
La forza di gravità sulla superficie di una stella di neutroni è così grande che se una persona riuscisse comunque a raggiungere la superficie di una stella insolita, sarebbe schiacciata dalla sua mostruosa attrazione per lo spessore della traccia che rimane su un involucro da un articolo postale.
Nell'estate del 1967, una studentessa laureata dell'Università di Cambridge (Inghilterra), Jocelina Bell, ricevette segnali radio molto strani. Arrivavano a impulsi brevi esattamente ogni 1,33730113 secondi. La precisione eccezionalmente elevata degli impulsi radio mi ha portato a pensare: questi segnali vengono inviati alla mente da rappresentanti della civiltà?
Tuttavia, negli anni successivi, nel cielo furono trovati molti oggetti simili con emissioni radio pulsanti veloci. Erano chiamate pulsar, cioè stelle pulsanti.
Quando i radiotelescopi sono stati puntati sulla Nebulosa del Granchio, è stata trovata anche una pulsar con un periodo di 0,033 secondi al suo centro. Con lo sviluppo di osservazioni extra-atmosferiche, si è scoperto che emette anche impulsi di raggi X e la radiazione di raggi X è la principale ed è molte volte più forte di tutte le altre radiazioni.
Presto i ricercatori si sono resi conto che il motivo della rigida periodicità delle pulsar è la rapida rotazione di alcune stelle speciali. Ma periodi così brevi di pulsazioni, che vanno da 1,6 millisecondi a 5 secondi, possono essere spiegati dalla rapida rotazione solo di stelle molto piccole e molto dense (le forze centrifughe inevitabilmente faranno a pezzi una grande stella!). E se è così, allora le pulsar non sono altro che stelle di neutroni!
Ma perché le stelle di neutroni ruotano così velocemente? Ricordiamo: una stella esotica nasce come risultato di una forte compressione di un enorme luminare. Pertanto, secondo il principio di conservazione del momento angolare, la velocità di rotazione della stella deve aumentare bruscamente e il periodo di rotazione deve diminuire. Inoltre, la stella di neutroni è ancora fortemente magnetizzata. La forza del campo magnetico sulla superficie è un trilione (1012) di volte maggiore della forza del campo magnetico terrestre! Un potente campo magnetico è anche il risultato di una forte compressione della stella: una diminuzione della sua superficie e un ispessimento delle linee del campo magnetico. Tuttavia, la vera fonte di attività delle pulsar (stelle di neutroni) non è il campo magnetico stesso, ci è l'energia di rotazione della stella. E perdendo energia a causa delle radiazioni elettromagnetiche e corpuscolari, le pulsar rallentano gradualmente la loro rotazione.
Se le pulsar radio sono stelle di neutroni singoli, le pulsar a raggi X sono componenti di sistemi binari. Poiché la forza gravitazionale sulla superficie di una stella di neutroni è di miliardi di cieli rispetto al Sole, "attira su se stessa" il gas di una stella vicina (ordinaria). Le particelle di gas vengono spinte ad alta velocità su una stella di neutroni, si riscaldano quando colpiscono la sua superficie ed emettono raggi X. Una stella di neutroni può diventare una fonte di raggi X anche se "vaga" e una nuvola di gas interstellare.
Da cosa è costituito il meccanismo della pulsazione della stella di neutroni? Non si deve pensare che la stella stia semplicemente pulsando. Il caso è abbastanza diverso. Come già accennato, una pulsar è una stella di neutroni in rapida rotazione. Sulla sua superficie, a quanto pare, c'è una regione attiva sotto forma di un "punto caldo", che emette un raggio di onde radio stretto e rigorosamente diretto. E in quel momento, quando quel raggio sarà diretto verso l'osservatore terrestre, quest'ultimo segnerà l'impulso di radiazione. In altre parole, una stella di neutroni è come un radiofaro e il periodo della sua pulsazione è determinato dal periodo di rotazione di questo "faro". Sulla base di un tale modello, si può capire perché, in un certo numero di casi, nel sito dell'esplosione di una supernova, dove sicuramente deve trovarsi la pulsar, non sia stata rilevata. Si osservano solo quelle pulsar la cui radiazione è orientata con successo rispetto alla Terra.
Una stella di neutroni è un corpo che ruota molto rapidamente lasciato dopo un'esplosione. Con un diametro di 20 chilometri, questo corpo ha una massa paragonabile a quella del sole; un grammo di una stella di neutroni peserebbe più di 500 milioni di tonnellate sulla terra! Una densità così grande deriva dalla rientranza degli elettroni nei nuclei, da cui si combinano con i protoni e formano neutroni. In effetti, le stelle di neutroni sono molto simili nelle proprietà, inclusa la densità e la composizione, ai nuclei atomici, ma c'è una differenza significativa: nei nuclei i nucleoni sono attratti dall'interazione forte e nelle stelle dalla forza
Cos'è
Per capire quali sono questi misteriosi oggetti vi consigliamo vivamente di fare riferimento ai discorsi di Sergei Borisovich Popov Sergei Borisovich Popov Astrofisico e divulgatore di scienze, dottore in scienze fisiche e matematiche, ricercatore di spicco dell'Istituto Astronomico Statale intitolato a I.I. PC. Sternberg. Laureato della Dynasty Foundation (2015). Vincitore del premio statale "Per la fedeltà alla scienza" come miglior divulgatore del 2015
Composizione delle stelle di neutroni
La composizione di questi oggetti (per ovvi motivi) è stata finora studiata solo in teoria e calcoli matematici. Tuttavia, molto è già noto. Come suggerisce il nome, sono costituiti principalmente da neutroni densamente impaccati.
L'atmosfera di una stella di neutroni è spessa solo pochi centimetri, ma tutta la sua radiazione termica è concentrata in essa. Dietro l'atmosfera c'è una crosta composta da ioni ed elettroni densamente impaccati. Nel mezzo c'è il nucleo, che è composto da neutroni. Più vicino al centro si raggiunge la densità massima della materia, che è 15 volte maggiore di quella nucleare. Le stelle di neutroni sono gli oggetti più densi dell'universo. Se provi ad aumentare ulteriormente la densità della materia, essa collasserà in un buco nero o si formerà una stella di quark.
Ora questi oggetti vengono studiati calcolando complessi modelli matematici su supercomputer.
Un campo magnetico
Le stelle di neutroni hanno velocità di rotazione fino a 1000 giri al secondo. In questo caso, il plasma elettricamente conduttivo e la materia nucleare generano campi magnetici di magnitudo gigantesca.
Ad esempio, il campo magnetico della Terra è -1 gauss, di una stella di neutroni - 10.000.000.000.000 di gauss. Il campo più forte creato dall'uomo sarà miliardi di volte più debole.
Tipi di stelle di neutroni
Pulsar
Questo è un nome generico per tutte le stelle di neutroni. Le pulsar hanno un periodo di rotazione ben definito che non cambia per molto tempo. A causa di questa proprietà, sono chiamati "fari dell'universo" 
Le particelle volano fuori attraverso i poli in un flusso stretto a velocità molto elevate, diventando una fonte di emissione radio. A causa della mancata corrispondenza degli assi di rotazione, la direzione del flusso cambia continuamente, creando un effetto faro. E, come ogni faro, le pulsar hanno una propria frequenza del segnale, grazie alla quale possono essere identificate.
Praticamente tutte le stelle di neutroni scoperte esistono in sistemi a raggi X doppi o come singole pulsar.
magnetar
Quando nasce una stella di neutroni che ruota molto rapidamente, la rotazione e la convezione combinate creano un enorme campo magnetico. Ciò accade a causa del processo di "dinamo attiva". Questo campo supera i campi delle pulsar ordinarie di decine di migliaia di volte. L'azione della dinamo termina in 10 - 20 secondi e l'atmosfera della stella si raffredda, ma il campo magnetico ha il tempo di riapparire durante questo periodo. È instabile e un rapido cambiamento nella sua struttura genera il rilascio di una gigantesca quantità di energia. Si scopre che il campo magnetico della stella la sta facendo a pezzi. Ci sono circa una dozzina di candidati per il ruolo di magnetar nella nostra galassia. Il suo aspetto è possibile da una stella che superi almeno 8 volte la massa del nostro Sole. Le loro dimensioni sono di circa 15 km di diametro, con una massa di circa una massa solare. Ma non è stata ancora ricevuta una conferma sufficiente dell'esistenza delle magnetar.
Pulsar a raggi X.
Sono considerati un'altra fase della vita di una magnetar ed emettono esclusivamente nella gamma di raggi X. Le radiazioni si verificano a seguito di esplosioni che hanno un certo periodo.
Alcune stelle di neutroni compaiono in sistemi binari o acquisiscono una compagna catturandola nel loro campo gravitazionale. Un tale compagno darà la sua sostanza a un vicino aggressivo. Se il compagno di una stella di neutroni non è inferiore al Sole in massa, sono possibili fenomeni interessanti: i burster. Questi sono lampi di raggi X, della durata di secondi o minuti. Ma sono in grado di aumentare la luminosità di una stella fino a 100mila solari. L'idrogeno e l'elio trasferiti dal compagno si depositano sulla superficie del burster. Quando lo strato diventa molto denso e caldo, inizia una reazione termonucleare. La potenza di un'esplosione del genere è incredibile: su ogni centimetro quadrato di una stella viene rilasciata energia, equivalente all'esplosione dell'intero potenziale nucleare della terra.
In presenza di un compagno gigante, la materia si perde sotto forma di vento stellare e la stella di neutroni la attira con la sua gravità. Le particelle volano lungo le linee di forza verso i poli magnetici. Se l'asse magnetico e l'asse di rotazione non coincidono, la luminosità della stella sarà variabile. Si scopre una pulsar a raggi X.
pulsar di millisecondi.
Sono anche associati ai sistemi binari e hanno i periodi più brevi (meno di 30 millisecondi). Contrariamente alle aspettative, non sono i più giovani, ma piuttosto vecchi. Una vecchia e lenta stella di neutroni assorbe la materia di una compagna gigante. Cadendo sulla superficie dell'invasore, la materia gli conferisce energia rotazionale e la rotazione della stella aumenta. A poco a poco, il compagno si trasformerà, perdendo in massa.
Esopianeti vicino a stelle di neutroni
È stato molto facile trovare un sistema planetario vicino alla pulsar PSR 1257 + 12, a 1000 anni luce dal Sole. Vicino alla stella ci sono tre pianeti con masse di 0,2, 4,3 e 3,6 masse terrestri con periodi di rivoluzione di 25, 67 e 98 giorni. Successivamente fu trovato un altro pianeta con la massa di Saturno e un periodo di rivoluzione di 170 anni. È anche nota una pulsar con un pianeta leggermente più massiccio di Giove.
In effetti, è paradossale che ci siano pianeti vicino alla pulsar. Una stella di neutroni nasce a seguito dell'esplosione di una supernova e perde la maggior parte della sua massa. Il resto non ha più gravità sufficiente per contenere i satelliti. Probabilmente, i pianeti trovati si sono formati dopo il cataclisma.
Ricerca
Il numero di stelle di neutroni conosciute è di circa 1200. Di queste, 1000 sono considerate pulsar radio e le altre sono identificate come sorgenti di raggi X. È impossibile studiare questi oggetti inviando loro un apparato. Nelle navi Pioneer, i messaggi venivano inviati agli esseri senzienti. E la posizione del nostro sistema solare è indicata precisamente con un orientamento alle pulsar più vicine alla Terra. Dal Sole, le linee mostrano le direzioni di queste pulsar e le distanze da esse. E la discontinuità della linea indica il periodo della loro circolazione.
Il nostro vicino di neutroni più vicino è a 450 anni luce di distanza. Questo è un sistema binario: una stella di neutroni e una nana bianca, il periodo della sua pulsazione è di 5,75 millisecondi.
Difficilmente è possibile essere vicino a una stella di neutroni e rimanere in vita. Si può solo fantasticare su questo argomento. E come si possono immaginare le grandezze della temperatura, del campo magnetico e della pressione che vanno oltre i confini della ragione? Ma le pulsar ci aiuteranno ancora nello sviluppo dello spazio interstellare. Qualsiasi viaggio galattico, anche il più lontano, non sarà disastroso se i fari stabili, visibili in tutti gli angoli dell'Universo, funzioneranno.
