Кевин Гилл / flickr.com
Германы астрофизикчид таталцлын долгион ба цахилгаан соронзон цацрагийг хэмжсэн үр дүнд үндэслэн нейтрон одны байж болох хамгийн их массыг тодруулжээ. Эргэдэггүй нейтрон одны масс нь нарны массаас 2.16-аас хэтрэхгүй байх ёстой гэж сэтгүүлд нийтлэгдсэн нийтлэлд дурджээ. Астрофизикийн сэтгүүлийн захидал.
Нейтрон одод нь хэт шинэ одны дэлбэрэлтийн үед үүсдэг хэт нягт нягт одод юм. Нейтрон оддын радиус нь хэдэн арван километрээс хэтрэхгүй бөгөөд тэдгээрийн масс нь нарны масстай харьцуулж болох бөгөөд энэ нь одны материалын асар их нягтралд хүргэдэг (1 куб метрт 10 17 кг). Үүний зэрэгцээ нейтрон одны масс нь тодорхой хязгаараас хэтэрч болохгүй - том масстай объектууд өөрсдийн таталцлын нөлөөн дор хар нүх рүү унадаг.
Төрөл бүрийн тооцоогоор нейтрон одны массын дээд хязгаар нь хоёроос гурван нарны массын хооронд байдаг бөгөөд энэ нь материйн төлөв байдлын тэгшитгэл, түүнчлэн одны эргэлтийн хурдаас хамаарна. Оддын нягтрал, массаас хамааран эрдэмтэд хэд хэдэн төрлийн оддыг ялгаж, бүдүүвч диаграммыг үзүүлэв. Нэгдүгээрт, эргэдэггүй одод M TOV (цагаан бүс) -ээс их масстай байж болохгүй. Хоёрдугаарт, од тогтмол хурдтайгаар эргэлдэх үед түүний масс нь M TOV (цайвар ногоон бүс) эсвэл түүнээс их (тод ногоон) байж болох ч өөр хязгаараас хэтрэхгүй байх ёстой, M max. Эцэст нь, хувьсах эргэлтийн хурдтай нейтрон од нь онолын хувьд дурын масстай (өөр өөр тод улаан хэсгүүд) байж болно. Гэсэн хэдий ч эргэлдэж буй оддын нягтрал нь тодорхой утгаас их байж болохгүй гэдгийг үргэлж санаж байх хэрэгтэй, эс тэгвээс од хар нүх болон сүйрсэн хэвээр байх болно (диаграм дахь босоо шугам нь тогтвортой шийдлүүдийг тогтворгүй уусмалаас тусгаарладаг).
Масс, нягтрал дээр суурилсан янз бүрийн төрлийн нейтрон оддын диаграмм. Загалмай нь хоёртын системийн оддыг нэгтгэсний дараа үүссэн объектын параметрүүдийг тэмдэглэж, тасархай шугамууд нь объектын хувьслын хоёр хувилбарын аль нэгийг заана.
Л.Реззолла нар. / Astrophysical Journal
Лучано Реццоллагаар ахлуулсан астрофизикчдийн баг эргэдэггүй нейтрон од M TOV-ийн байж болох хамгийн их массын шинэ, илүү нарийн хязгаарыг тогтоожээ. Эрдэмтэд өөрсдийн ажилд хоёр нейтрон одны нэгдэж буй системд явагдсан үйл явцын талаарх өмнөх судалгааны өгөгдлийг ашигласан бөгөөд таталцлын (GW170817 үйл явдал) болон цахилгаан соронзон (GRB 170817A) долгионыг ялгаруулахад хүргэсэн. Эдгээр долгионыг нэгэн зэрэг бүртгэх нь шинжлэх ухааны хувьд маш чухал үйл явдал болж хувирсан бөгөөд та энэ талаар манай болон материалаас уншиж болно.
Астрофизикчдийн өмнөх бүтээлүүдээс харахад нейтрон оддыг нэгтгэсний дараа гипермассив нейтрон од үүссэн (өөрөөр хэлбэл түүний масс M > M max), дараа нь хоёр боломжит хувилбарын аль нэгээр, богино хугацааны дараа үүссэн. цаг хугацаа хар нүх болж хувирав (диаграм дахь тасархай шугамууд). Оддын цацрагийн цахилгаан соронзон бүрэлдэхүүнийг ажигласнаар одны барион масс үндсэндээ тогтмол хэвээр байх ба таталцлын долгионы ялгаралтаас болж таталцлын масс харьцангуй удаан буурч байгаа эхний хувилбарыг харуулж байна. Нөгөөтэйгүүр, системээс гарсан гамма цацраг нь таталцлын долгионтой бараг нэгэн зэрэг (ердөө 1.7 секундын дараа) ирсэн бөгөөд энэ нь хар нүх болж хувирах цэг нь M max-тай ойрхон байх ёстой гэсэн үг юм.
Тиймээс, хэрэв бид өмнөх ажлуудад параметрүүдийг нь сайн тооцоолж байсан гипермассив нейтрон одны хувьслыг анхны төлөв рүү буцаавал бидний сонирхсон M max-ийн утгыг олж чадна. M max-ийг мэдэж байгаа тул M TOV-ийг олоход хэцүү биш, учир нь эдгээр хоёр масс нь M max ≈ 1.2 M TOV харьцаатай холбоотой байдаг. Энэ нийтлэлд астрофизикчид янз бүрийн масстай нейтрон оддын параметрүүдийг холбодог, тэдгээрийн материйн төлөв байдлын тэгшитгэлийн төрлөөс хамаардаггүй "бүх нийтийн харилцаа" гэж нэрлэгддэг ийм тооцоог хийсэн. Зохиогчид өөрсдийн тооцоололд зөвхөн энгийн таамаглалыг ашигладаг бөгөөд тоон симуляцид тулгуурлаагүй гэдгийг онцолж байна. Хамгийн их боломжтой массын эцсийн үр дүн нь нарны массын 2.01-ээс 2.16 хооронд байв. Үүний доод хязгаарыг өмнө нь хоёртын систем дэх асар их пульсарын ажиглалтаас олж авсан - энгийнээр хэлбэл, хамгийн их масс нь 2.01 нарны массаас бага байж болохгүй, учир нь одон орон судлаачид ийм том масстай нейтрон оддыг бодитоор ажигласан байдаг.
Өмнө нь бид астрофизикчид нейтрон оддын масс ба радиусыг тооцоолохын тулд компьютерийн симуляцийг хэрхэн ашигласан тухай бичсэн бөгөөд тэдгээрийн нэгдэл нь GW170817 ба GRB 170817A үйл явдлуудад хүргэсэн.
Дмитрий Трунин
2004 оны 12-р сарын 27-ны өдөр манай нарны аймагт SGR 1806-20 (зураачийн сэтгэгдэлд дүрслэгдсэн) гамма цацраг орж ирэв. Дэлбэрэлт маш хүчтэй байсан тул дэлхийн агаар мандалд 50,000 гэрлийн жилийн зайд нөлөөлсөн.
Нейтрон од нь хүнд атомын цөм, электрон хэлбэрийн харьцангуй нимгэн (~1 км) бодисын царцдасаар бүрхэгдсэн нейтрон цөмөөс бүрдэх хувьслын боломжит үр дүнгүүдийн нэг болох сансрын биет юм. Нейтрон оддын массыг -тэй харьцуулах боломжтой боловч нейтрон одны ердийн радиус нь ердөө 10-20 километр юм. Иймээс ийм объектын бодисын дундаж нягт нь атомын цөмийн нягтаас хэд дахин их байдаг (хүнд цөмийн хувьд дунджаар 2.8·10 17 кг/м³). Нейтрон одны цаашдын таталцлын шахалтаас нейтронуудын харилцан үйлчлэлийн улмаас үүссэн цөмийн бодисын даралтаас сэргийлдэг.
Олон нейтрон одод маш өндөр эргэлтийн хурдтай, секундэд мянга хүртэл эргэлттэй байдаг. Нейтрон одод оддын дэлбэрэлтээс үүсдэг.
Найдвартай хэмжсэн масстай ихэнх нейтрон оддын масс нь 1.3-1.5 нарны масстай байдаг нь Чандрасехарын хязгаарт ойрхон байна. Онолын хувьд 0.1-ээс 2.5 орчим нарны масстай нейтрон оддыг зөвшөөрдөг боловч дээд хязгаарын массын утгыг одоогоор маш буруу мэддэг. Мэдэгдэж буй хамгийн том нейтрон одод бол Vela X-1 (1σ түвшинд дор хаяж 1.88±0.13 нарны масстай, энэ нь α≈34% -ийн ач холбогдлын түвшинд тохирч байна), PSR J1614-2230ruen (массын тооцоотой) юм. нь 1.97 ±0.04 нарны), болон PSR J0348+0432ruen (2.01±0.04 нарны массын тооцоогоор). Нейтрон оддын таталцлыг доройтсон нейтроны хийн даралтаар тэнцвэржүүлдэг бөгөөд нейтрон одны массын хамгийн их утгыг Оппенгеймер-Волкоффын хязгаараар тогтоодог бөгөөд тоон утга нь төлөв байдлын тэгшитгэлээс хамаардаг (одоо ч муу мэдэгддэг) одны цөм дэх бодисын тухай. Нягт улам ихсэх тусам нейтрон оддыг кварк болгон задлах боломжтой гэсэн онолын үндэслэлүүд байдаг.
Нейтрон одны бүтэц.
Нейтрон оддын гадаргуу дээрх соронзон орон нь 10 12 -10 13 Г (харьцуулбал дэлхий 1 Г орчим байдаг), энэ нь нейтрон оддын соронзон бөмбөрцгийн процессууд нь пульсарын радио ялгаруулалтыг хариуцдаг. . 1990-ээд оноос хойш зарим нейтрон оддыг магнетар буюу 10 14 Г ба түүнээс дээш түвшний соронзон оронтой од гэж тодорхойлсон. Ийм соронзон орон (соронзон оронтой электроны харилцан үйлчлэлийн энерги нь түүний амрах энергийн мек²-ээс их байдаг 4.414 10 13 Г-ийн "чухал" утгаас давсан) нь харьцангуй харьцангуй нөлөө, физик вакуум туйлшралаас болж чанарын хувьд шинэ физикийг нэвтрүүлдэг. гэх мэт чухал ач холбогдолтой болно.
2012 он гэхэд 2000 орчим нейтрон од нээсэн байна. Тэдний 90 орчим хувь нь ганц бие байдаг. Манайд нийтдээ 10 8 -10 9 нейтрон од байж болно, өөрөөр хэлбэл мянга энгийн од тутамд нэг орчим байдаг. Нейтрон одод өндөр хурдтай (ихэвчлэн хэдэн зуун км/с) онцлогтой. Үүлний бодисын хуримтлалын үр дүнд нейтрон од нь энэ нөхцөлд янз бүрийн спектрийн мужид, түүний дотор оптикийн хувьд харагдах боломжтой бөгөөд энэ нь ялгаруулж буй энергийн 0.003% -ийг (10 магнитудтай тохирч) эзэлдэг.
Гэрлийн таталцлын хазайлт (гэрлийн харьцангуй хазайлтаас болж гадаргуугийн талаас илүү хувь нь харагдаж байна)
Нейтрон одууд нь ажиглагчид нээгдэхээс өмнө онолын хувьд урьдчилан таамаглаж байсан сансрын биетүүдийн цөөхөн ангиллын нэг юм.
1933 онд одон орон судлаач Уолтер Баад, Фриц Цвики нар суперновагийн дэлбэрэлтийн үр дүнд нейтрон од үүсч болно гэж үзсэн. Тухайн үеийн онолын тооцоолол нь нейтрон одны цацраг дэндүү сул байсан нь илрэхгүй байгааг харуулсан. Рентген одон орон судлал хөгжиж эхэлсэн 1960-аад онд нейтрон оддын хамгийн их дулааны цацраг нь зөөлөн рентген бүсэд тохиолдох болно гэж онолоор таамаглаж байснаас хойш тэдний сонирхол эрчимжсэн. Гэсэн хэдий ч гэнэтийн байдлаар тэдгээрийг радио ажиглалтын явцад олж илрүүлжээ. 1967 онд Э.Хүйшийн төгсөх ангийн оюутан Жоселин Белл радио долгионы тогтмол импульс ялгаруулдаг биетүүдийг илрүүлжээ. Энэ үзэгдлийг хурдан эргэлддэг объект болох "сансар огторгуйн радио гэрэлт цамхаг" -ын цацрагийн нарийн чиглэлтэй холбон тайлбарлав. Гэхдээ ямар ч энгийн од ийм өндөр эргэлтийн хурдтайгаар сүйрдэг. Зөвхөн нейтрон одод ийм дохионы үүрэг гүйцэтгэхэд тохиромжтой байв. Пульсар PSR B1919+21 нь нээгдсэн анхны нейтрон од гэж үздэг.
Нейтрон одны хүрээлэн буй бодистой харилцан үйлчлэл нь хоёр үндсэн параметрээр тодорхойлогддог бөгөөд үүний үр дүнд тэдгээрийн ажиглагдаж болох илрэлүүд: эргэлтийн хугацаа (хурд) ба соронзон орны хэмжээ. Цаг хугацаа өнгөрөхөд од нь эргэлтийн энергийг зарцуулж, эргэлт нь удааширдаг. Соронзон орон нь бас сулардаг. Ийм учраас нейтрон од нь амьдралынхаа туршид төрлөө өөрчилж чаддаг. В.М.-ийн нэг сэдэвт зохиолын дагуу нейтрон оддын эргэлтийн хурдны буурах дарааллыг доор харуулав. Липунова. Пульсарын соронзон бөмбөрцгийн онол хөгжиж байгаа тул өөр онолын загварууд байдаг.
Хүчтэй соронзон орон, богино эргэлтийн хугацаа. Соронзон бөмбөрцгийн хамгийн энгийн загварт соронзон орон нь хатуу, өөрөөр хэлбэл нейтрон одны биетэй ижил өнцгийн хурдтай эргэлддэг. Тодорхой радиуст талбайн эргэлтийн шугаман хурд нь гэрлийн хурдтай ойртдог. Энэ радиусыг "хөнгөн цилиндрийн радиус" гэж нэрлэдэг. Энэ радиусаас цааш жирийн диполь орон оршин тогтнох боломжгүй тул талбайн хүч чадлын шугамууд энэ үед тасарна. Соронзон орны шугамын дагуу хөдөлж буй цэнэглэгдсэн бөөмсүүд ийм хадан цохио дундуур нейтрон одыг орхиж од хоорондын орон зайд нисч чаддаг. Энэ төрлийн нейтрон од нь радио мужид ялгардаг харьцангуй цэнэгтэй бөөмсийг (Франц хэлнээс éjecter - хөөх, түлхэх) "гаргадаг". Эжекторууд нь радио пульсар хэлбэрээр ажиглагддаг.
Сэнс
Эргэлтийн хурд нь бөөмсийг хөөхөд хүрэлцэхгүй болсон тул ийм од нь радио пульсар байж чадахгүй. Гэсэн хэдий ч эргэлтийн хурд өндөр хэвээр байгаа бөгөөд соронзон орны нөлөөнд автсан нейтрон одыг тойрсон бодис унаж чадахгүй, өөрөөр хэлбэл бодисын хуримтлал үүсэхгүй. Энэ төрлийн нейтрон одод бараг ажиглагдахуйц шинж тэмдэггүй, сайн судлагдаагүй байдаг.
Аккретор (рентген туяа)
Эргэлтийн хурд нь тийм хэмжээнд хүртэл багасч, ийм нейтрон од руу бодис унахаас одоо юу ч саад болохгүй. Аль хэдийн плазмын төлөвт орсон унаж буй бодис нь соронзон орны шугамын дагуу хөдөлж, туйлын бүсэд нейтрон одны биеийн хатуу гадаргуу дээр хүрч, хэдэн арван сая градус хүртэл халдаг. Ийм өндөр температурт халсан бодис нь рентген туяаны мужид тод гэрэлтдэг. Нейтрон одны биетийн гадаргуутай унасан бодис мөргөлдөх бүс нь маш бага буюу ердөө 100 метр юм. Одны эргэлтийн улмаас энэ халуун цэг үе үе харагдахаас алга болж, рентген цацрагийн тогтмол импульс ажиглагддаг. Ийм объектыг рентген пульсар гэж нэрлэдэг.
Георотатор
Ийм нейтрон оддын эргэлтийн хурд бага бөгөөд хуримтлагдахаас сэргийлдэггүй. Гэхдээ соронзон бөмбөрцгийн хэмжээсүүд нь таталцлын хүчинд баригдахаас өмнө плазм нь соронзон орны нөлөөгөөр зогсдог. Үүнтэй төстэй механизм нь дэлхийн соронзон бөмбөрцөгт ажилладаг тул ийм төрлийн нейтрон од ийм нэртэй болсон.
Соронзон
Онцгой хүчтэй соронзон оронтой нейтрон од (10 11 Т хүртэл). Магнетаруудын онолын оршин тогтнохыг 1992 онд урьдчилан таамаглаж байсан бөгөөд 1998 онд Акила одны SGR 1900+14 эх үүсвэрээс гамма-туяа болон рентген цацрагийн хүчтэй тэсрэлтийг ажиглах үед тэдний жинхэнэ оршин тогтнох анхны нотолгоог олж авчээ. Магнетаруудын амьдрах хугацаа нь ойролцоогоор 1,000,000 жил байдаг. Магнетарууд хамгийн хүчтэй соронзон оронтой.
Магнетарууд нь цөөхөн хэд нь дэлхийд ойрхон байдаг тул бага зэрэг судлагдсан нейтрон од юм. Магнетарууд нь ойролцоогоор 20-30 км диаметртэй боловч ихэнх нь нарны массаас их масстай байдаг. Магнетар нь маш шахагдсан тул түүний нэг вандуй нь 100 сая тонн гаруй жинтэй болно. Мэдэгдэж буй магнетаруудын ихэнх нь маш хурдан эргэлддэг бөгөөд дор хаяж секундэд тэнхлэгээ тойрон хэд хэдэн удаа эргэдэг. Рентген туяанд ойрхон гамма цацрагт ажиглагдсан бөгөөд энэ нь радио цацраг ялгаруулдаггүй. Магнетрын амьдралын мөчлөг нэлээд богино байдаг. Тэдний хүчтэй соронзон орон нь ойролцоогоор 10,000 жилийн дараа алга болдог бөгөөд үүний дараа тэдний идэвхжил, рентген туяаны ялгаралт зогсдог. Нэг таамаглалаар манай галактикийн оршин тогтнох хугацаанд 30 сая хүртэлх магнетар үүссэн байж болох юм. Магнетарууд нь ойролцоогоор 40 М☉ анхны масстай асар том одноос үүсдэг.
Магнетрын гадаргуу дээр үүссэн цочрол нь одны асар их чичиргээ үүсгэдэг; Тэдгээрийг дагалддаг соронзон орны хэлбэлзэл нь ихэвчлэн гамма цацрагийн асар их тэсрэлтэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь 1979, 1998, 2004 онд дэлхий дээр бүртгэгдсэн байдаг.
2007 оны 5-р сарын байдлаар арван хоёр магнетар мэдэгдэж байсан бөгөөд дахин гурван нэр дэвшигч батламжийг хүлээж байна. Мэдэгдэж буй магнетаруудын жишээ:
SGR 1806-20 нь Дэлхийгээс 50,000 гэрлийн жилийн зайд, манай Сүүн зам галактикийн эсрэг талд, Нумын ордонд байрладаг.
SGR 1900+14, 20,000 гэрлийн жилийн зайд, Акила одны оршдог. Удаан хугацаанд бага хэмжээний ялгаруулсны дараа (зөвхөн 1979, 1993 онд их хэмжээний дэлбэрэлт болсон) 1998 оны 5-8-р сард идэвхжиж эхэлсэн бөгөөд 1998 оны 8-р сарын 27-нд илрүүлсэн дэлбэрэлт нь NEAR Shoemaker сансрын хөлгийг зогсооход хангалттай хүчтэй байсан. гэмтээхээс сэргийлнэ. 2008 оны 5-р сарын 29-нд НАСА-гийн Spitzer телескоп энэ магнетарын эргэн тойронд материйн цагиргийг илрүүлсэн. Энэ цагиргийг 1998 онд ажиглагдсан дэлбэрэлтийн улмаас үүссэн гэж үздэг.
1E 1048.1-5937 нь Карина одны ордонд 9000 гэрлийн жилийн зайд байрладаг хэвийн бус рентген пульсар юм. Магнитар үүссэн од нь нарныхаас 30-40 дахин их масстай байв.
Бүрэн жагсаалтыг magnetar каталогид өгсөн болно.
2008 оны 9-р сарын байдлаар ESO нь анх соронзон гэж бодсон объектыг тодорхойлсон тухай мэдээлсэн, SWIFT J195509+261406; Энэ нь анх гамма-туяа тэсрэлтээр тодорхойлогдсон (GRB 070610)
Нарнаас 1.5-3 дахин их масстай одод амьдралынхаа төгсгөлд цагаан одойн үе шатанд агшилтаа зогсоож чадахгүй. Хүчтэй таталцлын хүч нь тэднийг ийм нягтралд шахаж, бодисыг "саармагжуулах" болно: электронуудын протонтой харилцан үйлчлэл нь одны бараг бүх массыг нейтронд агуулна. Үүссэн нейтрон од. Хамгийн том одод суперновагийн хэлбэрээр дэлбэрсний дараа нейтрон од болж чаддаг.Нейтрон одны тухай ойлголт
Нейтрон оддын тухай ойлголт шинэ зүйл биш: тэдний оршин тогтнох боломжийн талаархи анхны саналыг 1934 онд Калифорнийн авъяаслаг одон орон судлаач Фриц Цвики, Уолтер Баарде нар гаргажээ. (Хэсэг хугацааны өмнө буюу 1932 онд нейтрон од байх магадлалыг Зөвлөлтийн нэрт эрдэмтэн Л.Д.Ландау урьдчилан таамаглаж байсан.) 30-аад оны сүүлээр энэ нь Америкийн бусад эрдэмтэд Оппенгеймер, Волков нарын судалгааны сэдэв болжээ. Эдгээр физикчдийн энэ асуудлыг сонирхож байгаа нь их хэмжээний агшилтын одны хувьслын эцсийн шатыг тодорхойлох хүсэл эрмэлзэлээс үүдэлтэй юм. Хэт шинэ одны үүрэг, ач холбогдлыг яг тэр үед олж мэдсэн тул нейтрон од нь хэт шинэ одны дэлбэрэлтийн үлдэгдэл байж магадгүй гэж таамаглаж байсан. Харамсалтай нь Дэлхийн 2-р дайн эхэлснээр эрдэмтдийн анхаарлыг цэргийн хэрэгцээнд хандуулж, эдгээр шинэ, маш нууцлаг объектуудын нарийвчилсан судалгааг түр зогсоов. Дараа нь 50-аад онд нейтрон оддын судалгааг оддын төв хэсэгт химийн элементүүд үүсэхтэй холбоотой эсэхийг тодорхойлохын тулд цэвэр онолын үүднээс сэргээв.Тэдний оршин тогтнох шинж чанар нь нээгдэхээс өмнө урьдчилан таамаглаж байсан цорын ганц астрофизик объект хэвээр байна.
1960-аад оны эхээр сансрын рентген туяаны эх үүсвэрийг нээсэн нь нейтрон оддыг селестиел рентген туяаны эх үүсвэр гэж үзэж байсан хүмүүст маш их урам зориг өгсөн. 1967 оны эцэс гэхэд Тэнгэрийн биетүүдийн шинэ анги буюу пульсарыг олж илрүүлсэн нь эрдэмтдийг төөрөгдүүлэв. Энэхүү нээлт нь сансрын рентген цацрагийн гарал үүслийн тухай асуудлыг дахин хөндсөн тул нейтрон оддыг судлах хамгийн чухал нээлт байв. Нейтрон оддын тухай ярихдаа тэдгээрийн физик шинж чанарууд нь онолын хувьд тогтоогдсон бөгөөд маш таамаглалтай байдаг тул эдгээр биед байгаа физик нөхцөлийг лабораторийн туршилтаар хуулбарлах боломжгүй гэдгийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Нейтрон оддын шинж чанарууд
Таталцлын хүч нь нейтрон оддын шинж чанарт шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг. Янз бүрийн тооцоогоор нейтрон оддын диаметр нь 10-200 км байдаг. Сансар огторгуйн хувьд ач холбогдолгүй энэ эзэлхүүн нь нар шиг 1.5 сая км диаметртэй, бараг гуравны нэг сая дахин хүнд жинтэй селестиел биетийг бүрдүүлж чадах тийм хэмжээний материар "дүүрсэн" юм. Дэлхийгээс илүү! Энэхүү бодисын концентрацийн байгалийн үр дагавар нь нейтрон одны гайхалтай өндөр нягтрал юм. Үнэн хэрэгтээ энэ нь маш нягт болж хувирдаг бөгөөд энэ нь хатуу ч байж болно. Нейтрон одны таталцал маш их тул тэнд хүн нэг сая тонн жинтэй байх болно. Тооцоолол нь нейтрон одод өндөр соронзлогддог болохыг харуулж байна. Нейтрон одны соронзон орон 1 саяд хүрэх боломжтой гэж үздэг. сая гаусс байхад дэлхий дээр 1 гаусс байдаг. Нейтрон одны радиусойролцоогоор 15 км, масс нь ойролцоогоор 0.6 - 0.7 нарны масстай гэж үздэг. Гаднах давхарга нь одны хүчтэй соронзон орны нөлөөгөөр нэвчсэн ховордсон электрон ба цөмийн плазмаас бүрдэх соронзон бөмбөрцөг юм. Эндээс пульсарын шинж тэмдэг болсон радио дохионууд үүсдэг. Соронзон орны шугамын дагуу спираль хэлбэрээр хөдөлдөг хэт хурдан цэнэглэгдсэн хэсгүүд нь янз бүрийн төрлийн цацраг үүсгэдэг. Зарим тохиолдолд цацраг нь цахилгаан соронзон спектрийн радио мужид, бусад тохиолдолд өндөр давтамжийн цацраг туяагаар үүсдэг.Нейтрон оддын нягтрал
Соронзон бөмбөрцгийн дор бараг тэр даруй бодисын нягт нь 1 т/см3 хүрдэг бөгөөд энэ нь төмрийн нягтаас 100,000 дахин их юм. Гаднах давхаргын дараа дараагийн давхарга нь металлын шинж чанартай байдаг. Энэ "хэт хатуу" бодисын давхарга нь талст хэлбэртэй байдаг. Талстууд нь 26 - 39 ба 58 - 133 атомын масстай атомуудын цөмүүдээс тогтдог. Эдгээр талстууд нь маш жижиг хэмжээтэй: 1 см-ийн зайг туулахын тулд 10 тэрбум орчим талстыг нэг мөрөнд эгнүүлэх шаардлагатай. Энэ давхаргын нягт нь гаднах давхаргаас 1 сая дахин их, өөрөөр хэлбэл төмрийн нягтаас 400 тэрбум дахин их байдаг.Одны төв рүү цааш урагшилж, бид гурав дахь давхаргыг гатлав. Энэ нь кадми зэрэг хүнд цөмийн бүс нутгийг агуулдаг боловч нейтрон, электроноор баялаг юм. Гурав дахь давхаргын нягт нь өмнөхөөсөө 1000 дахин их байна. Нейтрон од руу гүнзгий нэвтэрч, бид дөрөв дэх давхаргад хүрч, нягтрал нь бага зэрэг нэмэгддэг - ойролцоогоор тав дахин. Гэсэн хэдий ч ийм нягтралтай үед цөмүүд бие махбодийн бүрэн бүтэн байдлаа хадгалж чадахгүй: тэд нейтрон, протон, электрон болж задардаг. Ихэнх бодис нь нейтрон хэлбэртэй байдаг. Электрон ба протон бүрт 8 нейтрон байдаг. Энэ давхаргыг үндсэндээ электрон, протоноор "бохирдсон" нейтрон шингэн гэж үзэж болно. Энэ давхаргын доор нейтрон одны цөм байдаг. Энд нягтрал нь давхаргынхаас ойролцоогоор 1.5 дахин их байна. Гэсэн хэдий ч нягтралын ийм бага өсөлт нь цөм дэх хэсгүүд бусад давхаргаас хамаагүй хурдан хөдөлдөг. Цөөн тооны протон, электронтой холилдсон нейтроны хөдөлгөөний кинетик энерги нь маш их байдаг тул бөөмсийн уян хатан бус мөргөлдөөн байнга тохиолддог. Мөргөлдөөний процесст цөмийн физикт мэдэгдэж буй бүх бөөмс, резонансууд үүсдэг бөгөөд үүнээс мянга гаруй нь байдаг. Магадгүй бидэнд хараахан мэдэгдээгүй олон тооны бөөмс байдаг.
Нейтрон одны температур
Нейтрон оддын температур харьцангуй өндөр байдаг. Тэд хэрхэн үүсч байгааг харгалзан үзэх ёстой. Одны оршин тогтнох эхний 10-100 мянган жилийн хугацаанд цөмийн температур хэдэн зуун сая градус хүртэл буурдаг. Дараа нь цахилгаан соронзон цацрагийн ялгаралтаас болж одны цөмийн температур аажмаар буурах үед шинэ үе шат эхэлдэг.Төвдөө нейтрон одтой Корма-А суперновагийн үлдэгдэл
Нейтрон одод нь цаг хугацаа, орон зайд хувьслын замынхаа төгсгөлд хүрсэн асар том оддын үлдэгдэл юм.
Эдгээр сонирхолтой объектууд нь манай нарнаас 4-8 дахин том аварга том биетүүдээс төрсөн юм. Энэ нь суперновагийн дэлбэрэлтэд тохиолддог.
Ийм дэлбэрэлтийн дараа гаднах давхаргууд нь сансарт хаягдаж, цөм нь үлдсэн боловч цөмийн хайлалтыг дэмжих чадваргүй болсон. Давхаргын гаднах дарамт шахалтгүйгээр энэ нь сүйрлийн хэлбэрээр нурж, агшдаг.
Жижиг диаметртэй - 20 км орчим ч нейтрон одод манай нарнаас 1.5 дахин их масстай гэдгээрээ сайрхаж чаддаг. Тиймээс тэдгээр нь гайхалтай нягт юм.
Дэлхий дээрх одны жижиг халбага нэг зуун сая тонн жинтэй болно. Үүнд протон ба электронууд нийлж нейтрон үүсгэдэг - энэ процессыг нейтронжуулалт гэж нэрлэдэг.
Нийлмэл
Тэдний найрлага нь тодорхойгүй, тэдгээр нь хэт шингэн нейтрон шингэнээс бүрддэг гэж үздэг. Тэд маш хүчтэй таталцалтай, Дэлхий, тэр ч байтугай Нарны таталцлаас хамаагүй их. Энэхүү таталцлын хүч нь жижиг хэмжээтэй тул онцгой гайхалтай юм.
Тэд бүгд тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг. Шахалтын үед эргэлтийн өнцгийн импульс хадгалагдаж, хэмжээ багассанаар эргэлтийн хурд нэмэгддэг.
Эргэлтийн асар их хурдтай тул гаднах гадаргуу нь хатуу "царцдас" бөгөөд үе үе хагарч, "одны чичиргээ" үүсдэг бөгөөд энэ нь эргэлтийн хурдыг удаашруулж, "илүүдэл" энергийг сансарт хаядаг.
Цөмд агуулагдаж буй гайхалтай дарамтууд нь их тэсрэлтийн үед байсантай төстэй байж болох ч харамсалтай нь дэлхий дээр тэдгээрийг загварчлах боломжгүй юм. Тиймээс эдгээр объектууд нь дэлхий дээр байхгүй энергийг ажиглах хамгийн тохиромжтой байгалийн лаборатори юм.
Радио пульсарууд
Радио улсарыг 1967 оны сүүлээр аспирант Жоселин Белл Бернел тогтмол давтамжтайгаар лугших радио эх үүсвэр болгон нээсэн.
Одноос ялгарах цацраг нь импульсийн цацрагийн эх үүсвэр буюу пульсар хэлбэрээр харагдана.
Нейтрон одны эргэлтийн бүдүүвч дүрслэл
Радио пульсарууд (эсвэл зүгээр л пульсарууд) нь эргэдэг гэрэлт цамхагийн цацраг шиг бөөмсийн тийрэлтэт бараг гэрлийн хурдаар хөдөлдөг эргэдэг нейтрон од юм.
Хэдэн сая жилийн турш тасралтгүй эргэлдсэний дараа пульсарууд эрчим хүчээ алдаж, ердийн нейтрон од болдог. Галактикт хэдэн зуун пульсар байж болох ч өнөөдөр ердөө 1000 орчим пульсарыг мэддэг.
Хавчны мананцар дахь радио пульсар
Зарим нейтрон одод рентген туяа ялгаруулдаг. Алдарт Хавчны мананцар бол суперновагийн дэлбэрэлтийн үеэр үүссэн ийм объектын тод жишээ юм. Энэхүү суперновагийн дэлбэрэлт МЭ 1054 онд ажиглагдсан.
Пульсараас ирсэн салхи, Чандра дурангийн видео
2000 оны 8-р сарын 7-ноос 2001 оны 4-р сарын 17 хүртэл 547 нм шүүлтүүрээр (ногоон гэрлээр) Хаббл сансрын дурангаар авсан Хавчны мананцар дахь радио пульсар.
Магнетарууд
Нейтрон оддын соронзон орон нь дэлхий дээр үүссэн хамгийн хүчтэй соронзон орноос хэдэн сая дахин хүчтэй байдаг. Тэдгээрийг бас магнетар гэж нэрлэдэг.
Нейтрон оддын эргэн тойрон дахь гаригууд
Өнөөдөр бид дөрөв нь гаригтай гэдгийг мэддэг. Хоёртын системд байх үед түүний массыг хэмжих боломжтой. Эдгээр радио эсвэл рентген хоёртын тоонуудаас нейтрон оддын хэмжсэн масс нарны массаас 1.4 дахин их байв.
Хос систем
Зарим рентген туяанд тэс өөр төрлийн пульсар ажиглагддаг. Эдгээр тохиолдолд нейтрон од ба энгийн од нь хоёртын системийг бүрдүүлдэг. Хүчтэй таталцлын орон нь энгийн одноос материалыг татаж авдаг. Хуримтлуулах явцад түүн дээр унасан материал нь маш их халдаг тул рентген туяа үүсгэдэг. Эргэдэг пульсар дээрх халуун цэгүүд дэлхийгээс харааны шугамаар дамжин өнгөрөх үед импульсийн рентген туяа харагдана.
Үл мэдэгдэх объект агуулсан хоёртын системүүдийн хувьд энэ мэдээлэл нь нейтрон од юм уу, жишээлбэл, хар нүх үү гэдгийг ялгахад тусалдаг, учир нь хар нүхнүүд илүү том хэмжээтэй байдаг.
>
М82 галактикийн төвд пульсар (ягаан) харагдаж байна.
Судлах пульсар ба нейтрон ододОрчлон ертөнц: зураг, видео бичлэг, бүтэц, эргэлт, нягтрал, найрлага, масс, температур, хайлт бүхий тайлбар ба шинж чанарууд.
Пульсар
ПульсарЭдгээр нь бөмбөрцөг хэлбэртэй авсаархан биетүүд бөгөөд хэмжээ нь том хотын хил хязгаараас хэтрэхгүй. Гайхалтай нь ийм эзэлхүүнээр тэд нарны массаас массын хувьд давж гардаг. Тэдгээрийг материйн туйлын төлөв байдлыг судлах, манай системээс гадуурх гаригуудыг илрүүлэх, сансар огторгуйн зайг хэмжихэд ашигладаг. Нэмж дурдахад тэд хэт их хэмжээний мөргөлдөөн гэх мэт эрч хүчтэй үйл явдлуудыг илтгэдэг таталцлын долгионыг олоход тусалсан. Анх 1967 онд нээсэн.
Пульсар гэж юу вэ?
Хэрэв та тэнгэрт пульсарыг хайвал энэ нь тодорхой хэмнэлийн дагуу гялалзсан жирийн нэгэн од мэт харагдана. Үнэндээ тэдний гэрэл анивчдаггүй, лугшдаггүй, од шиг харагддаггүй.
Пульсар нь эсрэг чиглэлд хоёр байнгын, нарийхан гэрлийн цацраг үүсгэдэг. Тэд эргэлддэг тул анивчих нөлөө нь үүсдэг (гэрэлт цамхаг зарчим). Яг энэ мөчид туяа дэлхий рүү хүрч, дараа нь дахин эргэдэг. Яагаад ийм зүйл болж байна вэ? Баримт нь пульсарын гэрлийн цацраг нь ихэвчлэн түүний эргэлтийн тэнхлэгтэй нийцдэггүй.
Хэрэв анивчих нь эргэлтээс үүсдэг бол импульсийн хурд нь пульсарын эргэлдэх хурдыг илэрхийлдэг. Нийт 2000 пульсар олдсон бөгөөд ихэнх нь секундэд нэг удаа эргэдэг. Гэхдээ нэг дор зуун хувьсгал хийх боломжтой 200 орчим объект байдаг. Хамгийн хурдан нь миллисекунд гэж нэрлэгддэг, учир нь тэдний нэг секундэд эргэлтийн тоо 700-тай тэнцүү байдаг.
Пульсарыг од гэж үзэх боломжгүй, ядаж "амьд". Харин тэдгээр нь асар том од түлш дуусч, нурсны дараа үүссэн нейтрон од юм. Үүний үр дүнд хүчтэй дэлбэрэлт үүсдэг - супернова, үлдсэн нягт материал нь нейтрон од болж хувирдаг.
Орчлон ертөнц дэх пульсарын диаметр нь 20-24 км хүрдэг бөгөөд масс нь нарнаас хоёр дахин их байдаг. Танд санаа өгөхийн тулд чихрийн шоо хэмжээтэй ийм объектын нэг хэсэг нь 1 тэрбум тонн жинтэй болно. Энэ нь таны гарт Эверест шиг хүнд зүйл багтах болно! Үнэн, үүнээс ч илүү нягт объект байдаг - хар нүх. Хамгийн их масс нь 2.04 нарны масс хүрдэг.
Пульсарууд хүчтэй соронзон оронтой бөгөөд энэ нь дэлхийнхээс 100 сая-1 квадриллион дахин хүчтэй юм. Нейтрон од нь пульсар шиг гэрэл ялгаруулж эхлэхийн тулд соронзон орны хүч ба эргэлтийн хурдны зөв харьцаатай байх ёстой. Радио долгионы туяа газар дээрх дуран дурангаар дамжин өнгөрөхгүй бөгөөд үл үзэгдэх болно.
Радио пульсарууд
Астрофизикч Антон Бирюков нейтрон оддын физик, эргэлтийг удаашруулж, таталцлын долгионы нээлтийн талаар:
Пульсар яагаад эргэдэг вэ?
Пульсарын удаашрал нь секундэд нэг эргэлт юм. Хамгийн хурдан нь секундэд хэдэн зуун эргэлт хүртэл хурдасдаг бөгөөд үүнийг миллисекунд гэж нэрлэдэг. Эргэлтийн процесс нь үүссэн одод мөн эргэлддэг тул үүсдэг. Гэхдээ ийм хурдад хүрэхийн тулд танд нэмэлт эх сурвалж хэрэгтэй.
Судлаачид миллисекундын пульсарууд хөршөөсөө эрчим хүчийг хулгайлснаар үүссэн гэж үздэг. Эргэлтийн хурдыг нэмэгдүүлдэг гадны бодис байгааг анзаарч магадгүй юм. Гэмтсэн хамтрагчийн хувьд энэ нь сайн зүйл биш бөгөөд хэзээ нэгэн цагт пульсарт бүрэн идэгдэж магадгүй юм. Ийм системийг хар бэлэвсэн эмэгтэйчүүд гэж нэрлэдэг (аюултай төрлийн аалзны дараа).
Пульсарууд нь хэд хэдэн долгионы урттай (радио гамма туяа хүртэл) гэрэл ялгаруулах чадвартай. Гэхдээ тэд яаж үүнийг хийдэг вэ? Эрдэмтэд яг тодорхой хариултыг олж чадаагүй байна. Долгионы урт тус бүрийг тусдаа механизм хариуцдаг гэж үздэг. Гэрэлт цамхаг шиг цацраг нь радио долгионоор хийгдсэн байдаг. Тэдгээр нь тод, нарийхан бөгөөд бөөмс нь төвлөрсөн цацраг үүсгэдэг уялдаатай гэрлийг санагдуулдаг.
Эргэлтийн хурд ихсэх тусам соронзон орон сул байна. Гэхдээ эргэлтийн хурд нь удаан туяа шиг тод туяа гаргахад хангалттай.
Эргэлтийн үед соронзон орон нь цахилгаан орон үүсгэдэг бөгөөд энэ нь цэнэглэгдсэн хэсгүүдийг хөдөлгөөнт төлөвт (цахилгаан гүйдэл) авчирч чаддаг. Гадаргуу дээрх соронзон орон давамгайлж буй хэсгийг соронзон мандал гэж нэрлэдэг. Энд хүчтэй цахилгаан талбайн нөлөөгөөр цэнэглэгдсэн тоосонцор гайхалтай өндөр хурдтай хурдасдаг. Тэд хурдасгах бүртээ гэрэл цацруулдаг. Энэ нь оптик болон рентген мужид харагдана.
Гамма цацрагийн талаар юу хэлэх вэ? Судалгаанаас харахад тэдний эх үүсвэрийг пульсарын ойролцоо өөр газраас хайх хэрэгтэй. Мөн тэд шүтэн бишрэгчтэй төстэй байх болно.
Пульсар хайх
Радио дуран нь сансарт пульсар хайх гол арга хэвээр байна. Эдгээр нь бусад объектуудтай харьцуулахад жижиг, бүдэг байдаг тул та тэнгэрийг бүхэлд нь сканнердаж, аажмаар эдгээр объектууд линз рүү орох хэрэгтэй. Ихэнх нь Австралийн Паркесын ажиглалтын төвөөс олдсон. 2018 оноос эхлэн квадрат километрийн антеннаас (SKA) олон шинэ мэдээлэл гарах болно.
2008 онд GLAST телескопыг хөөргөж, 2050 гамма цацраг ялгаруулдаг пульсар илрүүлсний 93 нь миллисекунд байв. Энэхүү телескоп нь тэнгэрийг бүхэлд нь сканнердаж байхад бусад нь онгоцны дагуух жижиг хэсгүүдийг л тодруулдаг учраас үнэхээр хэрэгтэй.
Өөр өөр долгионы уртыг олох нь хэцүү байж болно. Үнэн хэрэгтээ радио долгион нь гайхалтай хүчтэй боловч дурангийн линз рүү орохгүй байж магадгүй юм. Гэхдээ гамма цацраг нь тэнгэрт илүү их тархдаг боловч гэрэлтүүлгийн хувьд доогуур байдаг.
Эрдэмтэд радио долгионоор 2300 пульсар, гамма туяагаар 160 пульсар байдгийг одоо мэддэг болсон. Мөн 240 миллисекунд пульсар байдаг бөгөөд үүнээс 60 нь гамма цацраг үүсгэдэг.
Пульсарын хэрэглээ
Пульсар бол зүгээр л гайхалтай сансрын биетүүд биш, бас хэрэгтэй хэрэгсэл юм. Гарсан гэрэл нь дотоод үйл явцын талаар маш их зүйлийг хэлж чадна. Энэ нь судлаачид нейтрон оддын физикийг ойлгох чадвартай байдаг. Эдгээр объектуудын даралт маш өндөр тул материйн зан байдал нь ердийнхөөс ялгаатай байдаг. Нейтрон оддын хачирхалтай агуулгыг "цөмийн зуурмаг" гэж нэрлэдэг.
Пульсар нь импульсийн нарийвчлалын ачаар олон ашиг тусыг авчирдаг. Эрдэмтэд тодорхой объектуудыг мэддэг бөгөөд тэдгээрийг сансрын цаг гэж үздэг. Ингэж л бусад гаригууд байдаг гэсэн таамаг гарч эхэлсэн. Үнэн хэрэгтээ, олдсон анхны экзопланет нь пульсарыг тойрон эргэдэг байв.
Пульсарууд "анивчих" зуураа хөдөлж, сансрын зайг хэмжихэд ашиглаж болно гэдгийг бүү мартаарай. Тэд мөн Эйнштейний харьцангуйн онолыг таталцлын агшин мэт туршиж үзэхэд оролцсон. Гэхдээ импульсийн тогтмол байдлыг таталцлын долгионоор тасалдуулж болно. Үүнийг 2016 оны хоёрдугаар сард анзаарсан.
Пульсарын оршуулгын газрууд
Аажмаар бүх пульсарууд удааширдаг. Эргэлтийн үед үүссэн соронзон орон цацрагаар тэжээгддэг. Үүний үр дүнд энэ нь мөн хүчээ алдаж, цацраг илгээхээ больдог. Эрдэмтэд радио долгионы өмнө гамма туяаг илрүүлэх боломжтой тусгай шугам зурсан байна. Пульсар доор унамагц пульсарын оршуулгын газарт бичдэг.
Хэрэв суперновагийн үлдэгдэлээс пульсар үүссэн бол асар их энергийн нөөцтэй, хурдан эргэлтийн хурдтай байдаг. Жишээ нь залуу объект PSR B0531+21. Энэ үе шатанд хэдэн зуун мянган жилийн турш үлдэж, дараа нь хурдаа алдаж эхэлнэ. Дунд насны пульсарууд хүн амын дийлэнх хувийг эзэлдэг бөгөөд зөвхөн радио долгион үүсгэдэг.
Гэсэн хэдий ч хэрэв ойролцоо хиймэл дагуул байгаа бол пульсар насаа уртасгаж чадна. Дараа нь материалаа сугалж, эргэлтийн хурдыг нэмэгдүүлнэ. Ийм өөрчлөлтүүд ямар ч үед тохиолдож болох тул пульсар дахин төрөх чадвартай байдаг. Ийм контактыг бага масстай рентген хоёртын систем гэж нэрлэдэг. Хамгийн эртний пульсарууд нь миллисекунд юм. Зарим нь хэдэн тэрбум жилийн настай.
Нейтрон одод
Нейтрон одод- нарны массаас 1.4 дахин их нууцлаг объектууд. Тэд том оддын дэлбэрэлтийн дараа төрсөн. Эдгээр формацуудыг илүү сайн мэдэж авцгаая.
Нарнаас 4-8 дахин их масстай од дэлбэрэхэд өндөр нягтралтай цөм үлдэж, нуран унасаар байдаг. Таталцал нь материалыг маш хүчтэй түлхэж, протон ба электронууд хоорондоо нийлж нейтрон болдог. Ингэж өндөр нягтралтай нейтрон од үүсдэг.
Эдгээр асар том биетүүд ердөө 20 км-ийн диаметртэй болно. Нягтын тухай ойлголт өгөхийн тулд нэг халбага нейтрон одны материал нэг тэрбум тонн жинтэй болно. Ийм биет дээрх таталцлын хүч нь дэлхийнхээс 2 тэрбум дахин хүчтэй бөгөөд таталцлын линз хийхэд хангалттай хүч чадал нь эрдэмтэд одны ар талыг харах боломжийг олгодог.
Дэлбэрэлтээс үүдэлтэй цохилт нь нейтрон одыг эргүүлэхэд хүргэдэг импульс үлдээж, секундэд хэд хэдэн эргэлтэнд хүрдэг. Хэдийгээр тэд минутанд 43,000 удаа хурдасгах боломжтой.
Авсаархан объектуудын ойролцоох хилийн давхаргууд
Астрофизикч Валерий Сулейманов нейтрон оддын эргэн тойронд хуримтлагдах диск, оддын салхи, материйн үүссэн тухай:
Нейтрон оддын дотоод байдал
Астрофизикч Сергей Попов материйн эрс тэс байдал, нейтрон оддын найрлага, дотоод орчныг судлах аргуудын талаар:
Нейтрон од нь супернова дэлбэрсэн хоёртын системийн нэг хэсэг байх үед зураг нь илүү гайхалтай харагдаж байна. Хэрэв хоёр дахь од нь нарнаас бага жинтэй бол хамтрагчийн массыг "Рошын дэлбэн" рүү татдаг. Энэ бол нейтрон одыг тойрон эргэлддэг бөмбөрцөг хэлбэрийн үүл юм. Хэрэв хиймэл дагуул нь нарны массаас 10 дахин том байсан бол масс дамжуулалтыг бас тохируулсан боловч тийм ч тогтвортой биш байна. Материал нь соронзон туйлуудын дагуу урсаж, халааж, рентген туяа үүсгэдэг.
2010 он гэхэд радио илрүүлэгч ашиглан 1800 пульсар, гамма туяа ашиглан 70 пульсар илрүүлжээ. Зарим сорьцонд гаригууд хүртэл байсан.
Нейтрон оддын төрлүүд
Нейтрон оддын зарим төлөөлөгчид бараг гэрлийн хурдаар урсдаг материалын тийрэлтэт онгоцтой байдаг. Тэд бидний хажуугаар нисэхэд гэрэлт цамхаг шиг анивчдаг. Үүнээс болж тэдгээрийг пульсар гэж нэрлэдэг.
