Ми не розуміємо нейтронних зірок. О, ми знаємо, що вони є - вони залишаються залишками деяких наймасовіших зірок у Всесвіті, - але виявити їх внутрішню роботу трохи непросто, тому що фізика, яка підтримує їх життя, лише погано зрозуміла.
Але раз у раз дві нейтронні зірки розбиваються разом, і коли вони роблять, вони, як правило, вибухають, розводячи свої квантові кишки по всьому простору. Залежно від внутрішньої будови та складу нейтронних зірок, «ежекта» (ввічливий науковий термін для астрономічної снаряди блювоти) буде виглядати по-різному для нас, пов'язаних із Землею спостерігачами, даючи нам грубий, але потенційно потужний спосіб зрозуміти цих екзотичних істот.
Нутронна зірка нуга
Як ви могли здогадатися, нейтронні зірки складаються з нейтронів. Ну, переважно. У них також є протони, що плавають всередині них, що важливо для подальшого, тому я сподіваюся, ви це пам’ятаєте.
Нейтронні зірки - це залишки ядер деяких дійсно великих зірок. Коли ці гігантські зірки наприкінці свого життя, вони починають зливати більш легкі елементи в залізо і нікель. Гравітаційна вага решти зірки продовжує розбивати ці атоми разом, але ці реакції синтезу більше не виробляють надлишок енергії, а це означає, що ніщо не заважає зірці продовжувати катастрофічно розвалюватися на собі.
У ядрі тиск і щільність стають настільки екстремальними, що випадкові електрони потрапляють всередину протонів, перетворюючи їх на нейтрони. Після того, як цей процес завершиться (що займає менше десятка хвилин), цей гігантський куля нейтронів, нарешті, має змогу протистояти подальшому колапсу. Решта зірки відскакує від цього новосформованого ядра і вибухає в прекрасному вибуху наднової, залишаючи після себе серцевину: нейтронну зірку.
Спіралі Doom
Як я вже сказав, нейтронні зірки - це гігантські кульки нейтронів, тони матеріалів (кілька сонечок варто!) Набиті в об’єм не більший за місто. Як ви можете собі уявити, інтер'єри цих екзотичних істот дивні, загадкові та складні.
Чи діляться нейтрони в шари і утворюють невеликі структури? Чи глибші глибокі інтер’єри - це густий суп нейтронів, який просто стає незнайомим і незнайомим? Чи це поступається місцем ще більш дивних речей? А що з природою кори - самим зовнішнім шаром упакованих електронів?
Є багато питань без відповіді, коли мова йде про нейтронні зірки. Але, на щастя, природа дала нам спосіб зазирнути всередину них.
Незначний мінус: нам доведеться чекати, коли зіткнуться дві нейтронні зірки, перш ніж ми отримаємо можливість побачити, з чого вони зроблені. Ви пам’ятаєте GW170817? Насправді ви це робите - це було велике відкриття гравітаційних хвиль, що випливали з двох нейтронних зірок, а також безліч спостережувальних телескопів швидкого вогню в електромагнітному спектрі.
Усі ці одночасні спостереження дали нам найбільш повну картину поки що так званих кілоноваабо потужні сплески енергії та випромінювання від цих екстремальних подій. Конкретний епізод GW170817 був єдиним, хто коли-небудь спійманий з гравітаційними хвильовими детекторами, але, безумовно, не єдиним, що трапляється у Всесвіті.
Нейтронна надія
Коли нейтронні зірки стикаються, речі стають безладними дуже швидко. Те, що робить речі особливо безладними, - це невелика популяція протонів, що ховаються всередині здебільшого нейтронної зірки. Через свій позитивний заряд і надшвидке обертання самої зірки вони здатні створити неймовірно сильне магнітне поле (в деяких випадках найпотужніше магнітне поле у всьому Всесвіті), і ці магнітні поля грають у деякі злі ігри.
Після зіткнення з нейтронними зірками розірвані залишки мертвих зірок продовжують кружляти навколо один одного на швидкій орбіті, при цьому частина їхніх надр розширюється в титанічній вибуховій хвилі, що живиться енергією аварії.
Залишився закручений матеріал швидко утворює диск, при цьому диск пронизаний сильними магнітними полями. І коли сильні магнітні поля опиняються всередині швидко обертових дисків, вони починають складатися на себе і посилюватися, стаючи ще сильнішими. Через не зовсім зрозумілий процес (оскільки фізика, як і сценарій, стає трохи безладною), ці магнітні поля звиваються поблизу від центру диска і матеріалу воронки і далеко від системи: струмінь.
Струмені, по одному на кожен полюс, вибухають назовні, несучи радіацію та частинки далеко від космічної автомобільної аварії. У недавній роботі досліджено дослідження формування та терміну експлуатації струменя, особливо ретельно вивчаючи, скільки часу потрібно для формування струменя після первинного зіткнення. Виявляється, деталі механізму запуску реактивів залежать від внутрішнього вмісту вихідних нейтронних зірок: якщо змінити структуру нейтронних зірок, ви отримаєте різницю зіткнень та різні підписи у властивостях струменів.
Маючи більш жахливі спостереження за кіноновами, ми, можливо, ще зможемо розрізнити деякі з цих моделей і дізнатися, що змушує нейтронні зірки дійсно тикати.
Читайте більше: "Відпливи струменя-кокона від злиття нейтронних зірок: структура, криві світла та фундаментальна фізика"
