;
Кейсы 3 февраля 2022

Мертвые звезды: как они появляются и почему так интересны ученым

Далее

Даже самые яркие звезды умирают. Но когда это происходит, они становятся еще интереснее для астрономов и физиков. Недавно стартовал новый проект по их поиску и изучению. «Хайтек» разбирается, зачем ученые активно изучают звездные «трупы», и рассказывает самые интересные факты о них.

Мертвые, или нейтронные звезды — крошечные по размеру, но непостижимо плотные. На самом деле эти светила мертвы, но они — одни из самых захватывающих объектов в космосе.

«Нейтронные звезды интересны не только астрономам. Они представляют собой уникальные лаборатории для изучения экстремальной физики», — объясняет Мануэль Линарес, профессор физического факультета Норвежского университета естественных и технических наук. В течение следующих пяти лет ученый будет руководить исследовательской группой, занимающейся изучением и поиском нейтронных звезд. Евросоюз поддерживает новое исследование грантом ERC Consolidator в размере 2 млн евро.

Представление художника о гамма-вспышке 27 декабря 2004 г., исходящей от нейтронной звезды SGR 1806-20. Источник: НАСА

Основная цель ученых — «найти самые массивные нейтронные звезды», отмечает профессор. Поисковая операция, которую он возглавил, называется LOVE-NEST. Аббревиатура означает «Поиск сверхмассивных нейтронных звезд». Чтобы понять, что такое нейтронные звезды, нужно знать, что происходит, когда светила умирают.

Жизнь после смерти

Существует несколько сценариев звездной смерти. В основном звезды умирают, когда они израсходовали свое топливо. Потом некоторые из них взрываются. Какими они станут впоследствии, зависит от того, насколько большими звезды были при рождении, другими словами, от их массы при формировании.

  • Звезды с малой массой становятся белыми карликами. Некоторые из них могут продолжать светить с низкой интенсивностью в течение миллиардов лет. Возможно, такая судьба ждет и Солнце.
  • Некоторые из самых массивных звезд превращаются в черные дыры — области в космосе, где гравитация настолько сильна, что даже свет не может от нее ускользнуть.
  • Не очень массивные звезды превращаются в нейтронные. Так происходит, если масса при рождении звезды в 10–25 раз превышает массу Солнца. И эти нейтронные звезды очень необычные объекты.

Парадоксальные звезды

Нейтронные звезды маленькие, но чрезвычайно плотные. Один кубический метр нейтронной звезды может весить до одного квинтиллиона килограммов. Это единица с 18 нулями. По той же причине гравитационное поле крошечной нейтронной звезды может быть в 100 млрд раз сильнее, чем то, к которому мы привыкли тут, на поверхности Земли. Это единица с 11 нулями.

Нейтронные звезды — парадоксальные объекты. Они весят больше, чем Солнце, но их диаметр около 20 км. Для сравнения, диаметр Луны составляет около 3 500 км, а Земли — чуть более 12 700 км. Эти крошечные, но невероятно массивные и плотные объекты очень непросто обнаружить. Кстати, подобно черным дырам, существование нейтронных звезд было предсказано задолго до того, как их наблюдали. После первого упоминания в 1934 году астрономам потребовалось еще 30 лет, чтобы открыть первую нейтронную звезду.

Нейтронные звезды крошечные по размеру, но очень плотные. Типичная нейтронная звезда по сравнению с Лондоном. Авторы и права: Колбьерн Скарпнес, NTNU

На сегодняшний день ученые знают о существовании от 2 до 3 тыс. нейтронных звезд в нашей галактике, но гораздо больше скрыто от нас. Они не очень ярки в видимом свете, но, по оценкам астрономов, только в нашем Млечном Пути скрывается миллиард таких объектов. Однако некоторые все же можно заметить, потому что они превращаются в пульсары. Они вращаются несколько раз в секунду, создавая электромагнитное излучение. Ученые могут измерить его и понять, где находится звезда, даже если не получается увидеть ее.

Подавляющее большинство известных сегодня нейтронных звезд — это пульсары. Еще один тип — магнитары, которые отличаются исключительно сильным магнитным полем. По сути, у этих объектов сильнейшее магнитное поле во Вселенной. Оно примерно в тысячу триллионов раз сильнее, чем у Земли, и часто где-то от 100 до 1 000 раз сильнее, чем у пульсара.

Чем они так так интересны?

Известно, что все во Вселенной, как и сами люди, состоит из звездного вещества. Однако не все светила создают одни и те же химические элементы. Как ранее писал «Хайтек», в то время как обычные звезды синтезируют гелий, углерод, неон, кислород, железо и кремний, для создания более тяжелых элементов, таких как серебро, золото и платина, необходимо столкновение как раз нейтронных звезд.

В тот момент, когда сталкиваются две нейтронные звезды, происходят очень интересные вещи. Источник: Уорикский университет/Марк Гарлик

При этом они интересны не только ценными элементами, которые они синтезируют. Невероятная гравитация и сильнейшие магнитные поля можно наблюдать только у этих объектов. И, в отличие от черных дыр, их можно наблюдать в телескопы.

Кроме того, в недрах нейтронных звезд, предполагают ученые, реализуется состояние вещества, которое называют кварк-глюонной плазмой. Напомним, кварк-глюонная плазма (или хромоплазма) — это агрегатное состояние вещества, в которое материя переходит при очень высоких температурах. По механизму возникновения оно очень похоже на обычную плазму. Согласно принятой сейчас теории, Вселенная пребывала в состоянии кварк-глюонной плазмы в интервале 10-11–10-6 секунд после Большого взрыва. В 2020 году ученые предложили искать ее, когда сталкиваются нейтронные звезды. Это поможет понять, что происходило в момент зарождения Вселенной.

В конечном итоге нейтронные звезды являются последним этапом «жизненного пути» звезды как светящегося тела. Это последняя причина, почему их изучение так важно: составить картину эволюции Вселенной невозможно, не имея четкого представления о строении и свойствах звезд на последнем этапе их развития.


Читать далее

НАСА предлагает посмотреть фото, которое «Хаббл» снял в ваш день рождения

Посмотрите, как телескоп «Джеймс Уэбб» выглядит с Земли

«ЭпиВакКорона» — пустышка? Кто пострадал, сколько человек ею привиты и что делать уже вакцинированным