כוכבי ניוטרון: הגדרה ועובדות

יצירת כוכב הניוטרון

כוכבי ניוטרון נוצרים כאשר כוכבי ענק מתים בסופרנובות וליבותיהם מתמוטטות, כאשר הפרוטונים והאלקטרונים בעצם נמסים זה לזה ויוצרים נויטרונים. (אשראי תמונה: נאס'א / דנה ברי)

כוכבי ניוטרון הם אובייקטים כוכבים בגודל עיר עם מסה בערך פי 1.4 מזה של השמש. האובייקטים הזעירים האלה נולדים ממוות נפץ של כוכבים גדולים אחרים, ואורחים לא מעט אגרוף. בואו נסתכל על מה הם, כיצד הם נוצרים וכיצד הם משתנים.



עוף החול הכוכבי

כאשר כוכבים מסיביים פי ארבעה עד שמונה כשהשמש מתפוצצת בסופרנובה אלימה, שכבותיהם החיצוניות עלולות להתפוצץ בתצוגה מרהיבה לעיתים קרובות ולהותיר אחריה ליבה קטנה וצפופה הממשיכה להתמוטט. כוח הכבידה לוחץ על החומר על עצמו כל כך חזק עד שהפרוטונים והאלקטרונים משתלבים ליצירת נויטרונים, ומניבים את השם 'כוכב נויטרונים'. [תמונות סופרנובה: תמונות נהדרות של פיצוצים בכוכבים]

כוכבי הניוטרון אורזים את המסה שלהם בתוך קוטר של 20 קילומטרים (12.4 מייל). הם כל כך צָפוּף שכפית אחת תשקול מיליארד טון - בהנחה שהצלחת איכשהו לחטוף דגימה מבלי להיתפס על ידי משיכת הכבידה החזקה של הגוף. בממוצע, הכבידה על כוכב נויטרונים חזקה פי 2 מיליארד מכוח הכבידה על כדור הארץ. למעשה, הוא חזק מספיק כדי לכופף קרינה מהכוכב באופן משמעותי בתהליך המכונה עדשת כבידה, המאפשר לאסטרונומים לראות חלק מהצד האחורי של הכוכב.

העוצמה מהסופרנובה שהולידה אותו נותנת לכוכב סיבוב מהיר במיוחד, וגורם לה להסתובב מספר פעמים בשנייה. כוכבי הניוטרון יכולים להסתובב במהירות של 43,000 פעמים בדקה, ולהאט בהדרגה עם הזמן.

אשכול הכוכבים Messier 50 פתוח

אם כוכב נויטרונים הוא חלק ממערכת בינארית ששרדה את הפיצוץ הקטלני מהסופרנובה שלה (או אם תפס בן לוויה חולף), הדברים יכולים להיות מעניינים עוד יותר. אם הכוכב השני מסיבי פחות מהשמש, הוא מושך מסה מבן לווייתו לאונה של רוש, ענן חומר דמוי בלון המקיף את כוכב הניוטרונים. כוכבים נלווים עד פי 10 ממסת השמש יוצרים העברות מסה דומות שאינן יציבות יותר ואינן מחזיקות זמן רב.

כוכבים מאסיביים פי 10 מהשמש מעבירים חומר בצורה של רוח כוכבית. החומר זורם לאורך הקטבים המגנטיים של כוכב הניוטרונים, ויוצר פעימות רנטגן תוך כדי חימום.

בשנת 2010 זוהו כ -1,800 פולסרים באמצעות זיהוי רדיו, בעוד 70 נוספים נמצאו על ידי קרני גמא. לחלק מהפולסרים יש אפילו כוכבי לכת המקיפים אותם - וחלקם עשויים להפוך לכוכבי לכת.

סוגי כוכבי נויטרונים

בכוכבי נויטרונים מסוימים יש זרמי חומרים הזורמים מתוכם כמעט במהירות האור. כשהקורות האלה חולפות על פני כדור הארץ, הן מהבהבות כמו נורה של מגדלור. מדענים כינו אותם פולסרים לאחר הופעתם הדופקת.פולסארים רגילים מסתובבים בין 0.1 ל -60 פעמים בשנייה, בעוד שפולסרים באלפיות השנייה יכולים לגרום ל -700 פעמים בשנייה.

כאשר פולסרים של צילומי רנטגן לוכדים את החומר הזורם מחברים מסיביים יותר, חומר זה מתקשר עם השדה המגנטי כדי לייצר קורות בעלות עוצמה גבוהה שניתן לראות בספקטרום הרדיו, האופטי, הרנטגן או קרני הגמא. מכיוון שמקור הכוח העיקרי שלהם מגיע מהחומר מבן זוגו, הם נקראים לעתים קרובות 'פולסים המופעלים על ידי צבירה'. 'פולסרים המונעים ספין' מונעים על ידי סיבוב הכוכבים, כאשר אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מתקשרים עם השדה המגנטי של הפולסר מעל הקטבים שלהם. כוכבי נויטרונים צעירים לפני שהם מתקררים יכולים לייצר גם פולסים של צילומי רנטגן כאשר חלקים מסוימים חמים יותר מאחרים.

כאשר החומר בתוך פולסאר מאיץ בתוך המגנטוספירה של פולסר, כוכב הניוטרון מייצר פליטת קרני גמא. העברת האנרגיה בפולסרים של קרני גמא אלה מאטה את סיבוב הכוכב.

ההבהוב של פולסארים כל כך צפוי עד שחוקרים שוקלים להשתמש בהם לניווט בחלל.

'חלק מהפולסרים האלה באלפיות השנייה הם סדירים במיוחד, דומים לשעון', אמר קית 'גנדרו ממרכז טיסות החלל גודארד בחברת נאס'א במרילנד, לחברי העיתונות בשנת 2018.

'אנו משתמשים בפולסרים האלה באותו אופן שבו אנו משתמשים בשעונים האטומיים במערכת ניווט GPS', אמר גנדרו.

כוכב הניוטרונים הממוצע מתהדר בשדה מגנטי רב עוצמה. השדה המגנטי של כדור הארץ הוא סביב 1 גאוס, והשמש היא סביב כמה מאות גאוסים, על פי האסטרופיזיקאי פול סאטר. אך לכוכב נויטרונים יש שדה מגנטי של טריליון גאוס.

למגנטים יש שדות מגנטיים חזקים פי אלף מכוכב הניוטרונים הממוצע. הגרירה המתקבלת גורמת לסיבוב ארוך יותר של הכוכב.

'זה מציב את המגנטרים במקום הראשון, ואלוף המכהן בתחרות' השדה המגנטי החזק ביותר ', אמר סאטר. 'המספרים קיימים, אבל קשה לסובב את המוח שלנו סביבם'.

שדות אלה גורמים הרס לסביבותיהם המקומיות, כאשר האטומים נמתחים למוטות דקים בעיפרון ליד מגנטים. הכוכבים הצפופים יכולים גם להניע פרצי קרינה בעוצמה גבוהה.

'התקרב יותר מדי לאחד (נניח, בתוך 1,000 קילומטרים, או כ -600 מייל), והשדות המגנטיים חזקים מספיק כדי להפריע לא רק לביו -אלקטריות שלך - מה שהופך את דחפי העצב שלך לחסרי תועלת - אלא את המבנה המולקולרי שלך מאוד' אמר סאטר . 'בשדה של מגנטר אתה פשוט מתמוסס.'

עם הצפיפות הגבוהה ביותר של כל אובייקט חלל ידוע, כוכבי נויטרונים יכולים להקרין קרינה על פני הגלקסיה.

עם הצפיפות הגבוהה ביותר של כל אובייקט חלל ידוע, כוכבי נויטרונים יכולים להקרין קרינה על פני הגלקסיה.(קרדיט תמונה: מאת קארל טייט, אמן האינפוגרפיקה)

כוכבים מתרסקים

בדומה לכוכבים רגילים, שני כוכבי נויטרונים יכולים להקיף אחד את השני. אם הם קרובים מספיק, הם יכולים אפילו להתפתל פנימה לאבדון שלהם בתופעות אינטנסיביות הידועות בשם ' קילונובה . '

ההתנגשות של שני כוכבי נויטרונים גרמה לשמיעת גלים ברחבי העולם בשנת 2017, כאשר חוקרים זיהו גלי כבידה ואור שמגיעים מאותו ריסוק קוסמי. המחקר גם סיפק את הראיות המוצקות הראשונות לכך שהתנגשויות של כוכבי נויטרונים הן המקור להרבה מזהב, פלטינה ויסודות כבדים אחרים של היקום.

'מקורם של היסודות הכימיים הכבדים באמת ביקום הטריד את הקהילה המדעית די הרבה זמן', אמר הנס תומאס ג'נקה, מדען בכיר ב- MPA. הצהרה . ״עכשיו, יש לנו את ההוכחה התצפית הראשונה למיזוג כוכבי נויטרונים כמקורות; למעשה, הם בהחלט יכולים להיות המקור העיקרי של יסודות תהליך ה- r, שהם יסודות כבדים יותר מברזל, כמו זהב ופלטינה.

ההתנגשות החזקה שחררה כמויות אדירות של אור ויצרה גלי כבידה שהתגלגלו ביקום. אבל מה קרה לשני האובייקטים לאחר הריסק שלהם נשאר בגדר תעלומה.

'אנחנו לא באמת יודעים מה קרה לאובייקטים בסוף', אמר דייויד שומרקר, מדען מחקר בכיר ב- MIT ודובר מטעם שיתוף הפעולה המדעי של LIGO, במסיבת עיתונאים שנערכה בשנת 2017. 'אנחנו לא יודעים אם זה חור שחור, כוכב נויטרונים או משהו אחר.'

התצפיות נחשבות לראשונה מבין רבות שיבואו.

'אנו מצפים כי בקרוב יראו מיזוגים נוספים של כוכבי נויטרונים, ונתוני התצפית מאירועים אלה יחשפו יותר על המבנה הפנימי של החומר', אמר מחבר המחקר אנדריאס באוזוויין ממכון היידלברג למחקרים תיאורטיים בגרמניה. ב הַצהָרָה .

עקוב אחר נולה טיילור רד ב @נולהטרד , פייסבוק , או Google+ . עקוב אחרינו ב @Spacedotcom , פייסבוק אוֹ Google+ .