Нейтронные звезды

Нейтронные звезды - очень маленькие, сверхплотные небесные тела. Диаметр их в среднем не больше нескольких десятков километров, масса примерно равна массе Солнца. При плотностях, достигаемых в недрах нейтронных звезд (свыше 1 млн. т в 1 см³), невозможно существование не только атомов с электронными оболочками, но и отдельных ядер - все ядра распадаются на составляющие их нейтроны и протоны. Скорости электронов при этом столь высоки, что происходит их слияние с протонами, причем их электрические заряды нейтрализуются и образуются нейтроны. Таким образом, при сверхвысоких плотностях вещество почти полностью состоит из свободных нейтронов и лишь с небольшой примесью протонов и электронов. Отсюда и возникло название "нейтронные звезды". Нейтронные звезды были открыты в 1968 г. как пульсары. С нейтронными звездами связаны также некоторые источники жесткого рентгеновского излучения в тесных двойных звездных системах (см. Рентгеновская астрономия).

Нейтронные звезды образуются после исчерпания источников термоядерной энергии в недрах обычной звезды, если ее масса к этому моменту превышает 1,4 массы Солнца. Поскольку источники термоядерной энергии отсутствуют, устойчивое равновесие звезды становится невозможным и начинается катастрофическое сжатие звезды к центру - гравитационный коллапс. Если исходная масса звезды не превышает некоторой критической величины, то коллапс в центральных частях останавливается и образуется горячая нейтронная звезда. Процесс коллапса занимает доли секунды. За ним может последовать либо натекание оставшейся оболочки звезды на горячую нейтронную звезду с испусканием нейтрино (см. Нейтринная астрономия), уносящих более 10% массы звезды, либо сброс оболочки за счет термоядерной энергии вращения. Такой выброс происходит очень быстро, и для наблюдателя на Земле он выглядит как грандиозный взрыв - вспышка сверхновой звезды. Наблюдаемые учеными нейтронные звезды - пульсары часто связаны с остатками сверхновых звезд.

Конечные стадии эволюции звезд разных масс. Некоторые звезды заканчивают свою эволюцию, превращаясь в нейтронные звезды. Массы звезд указаны в массах Солнца

Нейтронные звезды могут существовать, если их массы больше 0,05 массы Солнца. Если масса нейтронной звезды превышает 3-5 масс Солнца, равновесие ее становится невозможным, и такая звезда будет представлять собой черную дыру.

Подробные расчеты внутреннего строения нейтронных звезд показывают, что помимо нейтронов с примесью протонов и электронов во внутренних областях могут образовываться в больших количествах другие элементарные частицы - мезоны и гипероны. Во внешних слоях должно сохраниться много ядер с избытком нейтронов.

Очень важные характеристики нейтронных звезд - вращение и магнитное поле. При сжатии обычной звезды в нейтронную вращение ускоряется, а магнитное поле усиливается. Период вращения нейтронных звезд может достигать (по теоретическим расчетам) 0,001 с; самый короткий из наблюдаемых периодов 0,0016 с. Магнитное поле может быть в миллиарды и триллионы раз сильнее магнитного поля Земли.