Τα αστέρια ουδετέρων είναι τα υπολείμματα των γιγαντιαίων αστεριών που πέθαναν σε μια φλογερή έκρηξη γνωστή ως σουπερνόβα. Μετά από μια τέτοια έκρηξη, οι πυρήνες αυτών των πρώην άστρων συμπιέζονται σε ένα υπερβολικά μεγάλο αντικείμενο με τη μάζα του ήλιου που έχει συσκευαστεί σε μια μπάλα του μεγέθους μιας πόλης.
Πώς σχηματίζονται τα αστέρια νετρονίων;
Τα συνηθισμένα αστέρια διατηρούν το σφαιρικό σχήμα τους επειδή η βαρύτητα της γιγαντιαίας τους μάζας προσπαθεί να τραβήξει το αέριο τους προς ένα κεντρικό σημείο, αλλά εξισορροπείται από την ενέργεια από την πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες τους, η οποία ασκεί εξωτερική πίεση, σύμφωνα με τη NASA. Στο τέλος της ζωής τους, τα αστέρια που είναι μεταξύ τεσσάρων και οκτώ φορές τη μάζα του ήλιου καίγονται μέσω του διαθέσιμου καυσίμου τους και οι εσωτερικές αντιδράσεις σύντηξης τους παύουν. Τα εξωτερικά στρώματα των αστεριών συρρικνώνονται γρήγορα προς τα μέσα, αναπηδώντας από τον πυκνό πυρήνα και στη συνέχεια εκτοξεύοντας ξανά ως βίαιη σουπερνόβα.
Αλλά ο πυκνός πυρήνας συνεχίζει να καταρρέει δημιουργώντας πιέσεις τόσο υψηλές ώστε τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια συμπιέζονται μαζί σε νετρόνια, καθώς και τα ελαφρά σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα που διαφεύγουν στο μακρινό σύμπαν. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ένα αστέρι του οποίου η μάζα είναι 90% νετρόνια, τα οποία δεν μπορούν να συμπιεστούν πιο σφιχτά και ως εκ τούτου το αστέρι νετρονίων δεν μπορεί να σπάσει περαιτέρω.
Χαρακτηριστικά ενός αστέρα νετρονίων
Οι αστρονόμοι θεωρήθηκαν αρχικά για την ύπαρξη αυτών των παράξενων αστρικών οντοτήτων στη δεκαετία του 1930, λίγο μετά την ανακάλυψη του νετρονίου. Αλλά μέχρι το 1967 οι επιστήμονες είχαν στην πραγματικότητα καλά στοιχεία για τα αστέρια νετρονίων. Ένας πτυχιούχος φοιτητής με το όνομα Jocelyn Bell στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στην Αγγλία παρατήρησε περίεργα παλμούς στο ραδιοτηλεσκόπιο της, φτάνοντας τόσο τακτικά, που αρχικά σκέφτηκε ότι μπορεί να αποτελούν σήμα από έναν εξωγήινο πολιτισμό, σύμφωνα με την Αμερικανική Φυσική Εταιρεία. Τα μοτίβα αποδείχθηκαν ότι δεν ήταν Ε.Τ. αλλά μάλλον η ακτινοβολία που εκπέμπεται από τα γρήγορα κλώση αστέρια νετρονίων.
Η σουπερνόβα που δημιουργεί ένα αστέρι νετρονίων προσδίδει μεγάλη ενέργεια στο συμπαγές αντικείμενο, προκαλώντας την περιστροφή στον άξονά του μεταξύ 0,1 και 60 φορές ανά δευτερόλεπτο και έως 700 φορές το δευτερόλεπτο. Τα εντυπωσιακά μαγνητικά πεδία αυτών των οντοτήτων παράγουν υψηλής ισχύος στήλες ακτινοβολίας, οι οποίες μπορούν να σαρώνουν πέρα από τη Γη σαν δέσμες φωτός, δημιουργώντας αυτό που είναι γνωστό ως πάλσαρ.
Οι ιδιότητες των άστρων νετρονίων είναι τελείως έξω από αυτόν τον κόσμο - ένα μόνο κουταλάκι του μήκους του υλικού νετρονίων θα ζυγίζει ένα δισεκατομμύριο τόνους. Εάν κάνατε να στέκεστε με κάποιο τρόπο στην επιφάνεια τους χωρίς να πεθάνετε, θα βιώσατε μια δύναμη βαρύτητας 2 δις φορές ισχυρότερη από ό, τι αισθάνεστε στη Γη.
Το μαγνητικό πεδίο ενός συνηθισμένου αστέρα νετρονίων μπορεί να είναι τρισεκατομμύρια φορές ισχυρότερο από το γήινο. Ορισμένα αστέρια νετρονίων έχουν ακόμη πιο ακραία μαγνητικά πεδία, χίλιες ή περισσότερες φορές το μέσο αστέρι νετρονίων. Αυτό δημιουργεί ένα αντικείμενο γνωστό ως μαγνητικό.
Τα αστέρια στην επιφάνεια ενός μαγνητικού - το ισοδύναμο των κινήσεων της γης που παράγουν σεισμούς - μπορούν να απελευθερώσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Σε ένα δέκατο του δευτερολέπτου, ένας μαγνητήρας μπορεί να παράγει περισσότερη ενέργεια από ό, τι ο ήλιος έχει εκπέμψει τα τελευταία 100.000 χρόνια, σύμφωνα με τη NASA.
Έρευνα για τα αστέρια νετρονίων
Οι ερευνητές εξέτασαν τη χρήση των σταθερών ρολογιών παλμών αστέρων των νετρονίων για να βοηθήσουν στην πλοήγηση διαστημικών σκαφών, όπως οι δοκοί GPS βοηθούν τους ανθρώπους στη Γη. Ένα πείραμα στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό που ονομάζεται Station Explorer για την τεχνολογία χρονισμού ακτίνων Χ και πλοήγησης (SEXTANT) ήταν σε θέση να χρησιμοποιήσει το σήμα από τους παλμούς για να υπολογίσει τη θέση της ISS σε απόσταση 10 μιλίων (16 χλμ.).
Αλλά πολλά πρέπει να γίνουν κατανοητά για τα αστέρια νετρονίων. Για παράδειγμα, το 2019, οι αστρονόμοι έβλεπαν το πιο τεράστιο αστέρι νετρονίων που παρατηρήθηκε ποτέ - με περίπου 2,14 φορές τη μάζα του ήλιου μας σε μια σφαίρα πιθανότατα 20,4 χλμ. Σε αυτό το μέγεθος, το αντικείμενο βρίσκεται ακριβώς στο όριο όπου θα έπρεπε να κατέρρευσε σε μια μαύρη τρύπα, έτσι οι ερευνητές την εξετάζουν προσεκτικά για να κατανοήσουν καλύτερα την περίεργη φυσική που ενδεχομένως στη δουλειά την κατέχει.
Οι ερευνητές κερδίζουν επίσης νέα εργαλεία για την καλύτερη μελέτη της δυναμικής των νετρονίων. Χρησιμοποιώντας το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων (LIGO), οι φυσικοί έχουν τη δυνατότητα να παρατηρούν τα κύματα βαρύτητας που εκπέμπονται όταν δύο άστρα νετρονίων κυκλώνονται μεταξύ τους και στη συνέχεια συγκρούονται. Αυτές οι ισχυρές συγχωνεύσεις ενδέχεται να είναι υπεύθυνες για την παραγωγή πολλών από τα πολύτιμα μέταλλα που έχουμε στη Γη, συμπεριλαμβανομένης της πλατίνας και του χρυσού, και ραδιενεργών στοιχείων, όπως το ουράνιο.
