Нейтронные звёзды — одни из самых экстремальных объектов во вселенной.
Они похожи на огромные ядра атомов.
Километры в диаметре, невероятно плотные и горячие.
Но как что-то подобное вообще может существовать?
Жизнью звезды управляют две силы, находящиеся в равновесии.
Её гравитация и давление излучения ядерной реакции слияния.
В ядре звезды водород превращается в гелий.
Со временем запасы водорода в ядре истощаются.
Если звезда достаточно массивна, гелий начинает превращаться в углерод.
Ядра таких массивных звёзд становятся многослойными, как луковицы,
по мере того как более тяжёлые атомные ядра скапливаются в в центре.
Углерод превращается в неон, неон в кислород, кислород в кремний.
Постепенно реакция доходит до железа, которое уже ни во что не превращается.
Когда реакция завершается, давление излучения резко падает.
Звезда больше не в равновесии,
и если масса её ядра превышает 1,4 массы Солнца,
происходит катастрофическое сжатие.
Внешняя часть ядра достигает скорости 70 000 км/с,
устремляясь к центру звезды.
Теперь только фундаментальные внутриатомные силы
могут противостоять гравитационному сжатию.
Квантово-механическое отталкивание электронов преодолевается,
электроны и протоны сливаются в нейтроны,
достигающие таких же плотностей, как в атомных ядрах.
Внешние слои звезды выбрасываются в космос
в неистовом взрыве сверхновой.
И вот появилась нейтронная звезда!
Имея массу 1–3 Солнц,
она сжата примерно до 25 километров в диаметре!
500 000 масс Земли спрессованы в небольшой шар
размером с Манхэттен.
Он настолько плотный, что один кубический сантиметр нейтронной звезды
содержит массу железного куба со стороной 700 метров.
Это примерно 1 миллиард тонн: масса горы Эверест,
умещённая в объём кубика сахара.
Гравитация нейтронной звезды впечатляет не меньше!
Если отпустить объект с 1 метра над поверхностью,
он достигнет звезды за одну микросекунду, разогнавшись до скорости 7,2 млн. км/ч.
Поверхность очень гладкая, с неровностями не более 5 миллиметров
и сверхтонкой атмосферой из раскалённой плазмы.
Температура поверхности — около 1 миллиона кельвинов,
в то время как нашего Солнца — 5 800 кельвинов.
Теперь заглянем внутрь нейтронной звезды!
Крайне плотная кора состоит по большей части из
решётки атомных ядер железа с морем из электронов, текущих сквозь неё.
Чем ближе мы к ядру, тем больше встречаем нейтронов и меньше протонов,
пока не достигаем невероятно плотного супа из неотличимых друг от друга нейтронов.
Ядра нейтронных звёзд очень, очень причудливы.
Мы не уверены, каковы их свойства, но наша самая близкая догадка —
это сверхжидкая нейтронная вырожденная материя или
какая-то сверхплотная кварковая материя, называемая кварк-глюонной плазмой.
Это совершенно бессмысленно в обычных случаях;
такая материя может существовать только в подобных ультраэкстремальных условиях.
Во многих отношениях нейтронная звезда похожа на огромное атомное ядро.
Существенная разница лишь в том, что ядра атома удерживаются
сильным взаимодействием, а нейтронные звёзды — гравитацией.
Если эти свойства кажутся не слишком экстремальными,
обратим внимание на несколько других.
Нейтронные звёзды вращаются очень, очень быстро; молодые — несколько раз в секунду.
А если рядом находится бедная звезда, подпитывающая нейтронную,
та может вращаться со скоростью в несколько сотен оборотов в секунду.
Например, объект PSRJ1748-2446ad.
Он вращается со скоростью около 252 миллионов км/ч.
Это настолько быстро, что звезда приобретает довольно странную форму.
Мы называем эти объекты пульсарами, так как они излучают сильный радиосигнал.
Магнитное поле нейтронной звезды
примерно в 8 триллионов раз мощнее земного.
Оно настолько сильное, что атомы изгибаются, подвергаясь его воздействию.
Что ж, суть ясна.
Нейтронные звёзды — одни из самых экстремальных
и, в то же время, крутых объектов во Вселенной.
Будем надеяться, однажды мы отправим к ним космические корабли, чтобы узнать больше
и сделать пару интересных снимков!
Но, конечно, нам не следует подлетать слишком близко!