— Neutron csillag —
Egy neutroncsillag élete
A neutroncsillagokról szóló írások kétféleképpen szoktak kezdődni. Az egyik megközelítés arról kívánja az olvasót meggyőzni, hogy mennyire lenyűgöző az a tény, hogy egy kávéskanálnyi neutroncsillag-anyag a Föld felszínén 3 milliárd tonnát nyomna. Esetleg azzal próbálnak hasonló hatást kiváltani, hogy elmesélik: a neutroncsillag felszínén bármely testet 1 m magasról leejtve az a becsapódáskor már a fénysebesség harmadával mozogna!
A másik hagyományos bevezetés Jocelyn Bell és Antony Hewish 1967-es szerencséjét idézi meg, amely elvezetett ezen fantasztikus sűrűségű égitestek felfedezéséhez. Miközben a cambridge-i (Anglia) rádiótávcső-hálózattal a kvazárok rádiósugárzásának szcintillációját vizsgálták, az ég egy pontjáról nagyon szabályos, 1,3 mp-ént ismétlődő jeleket fogtak. A jelenség magyarázataként mindenféle lehetőséget számba vettek, még a "kis zöld emberkék" sem kerülték el a komolyan vételt egy rövid időre. Hosszas vizsgálatok révén végül sikerült felvázolni a gyorsan forgó neutroncsillagok képét, amely részleteiben is magyarázatot adott a megfigyelésekre.
Elméleti vizsgálatok már korábban is utaltak a neutroncsillagok egzotikus fajának létére. Senki nem gondolta azonban, hogy kozmikus világítótornyokként akár másodpercenként több tucatszor is megfordulva intenzív sugárnyalábokkal bombáznák a megfelelő irányba eső világot.
Mindkét klasszikus megközelítés érinti a lényeget, ám valahogy mégsem segítenek igazán. Egyszerűen arról van szó, hogy a neutroncsillagok nagyon szélsőséges tulajdonságú égitestek, amelyeket nehéz földi ésszel felfogni. Hiszen mit jelent az, hogy 1014 g/cm3 a sűrűsége? Vagy a "10 km átmérőjű atommag"? Ezek a történeti megközelítések érdekesek maga a megismerés bonyolult útvonala szempontjából, ám mégis elrejtik a háttérben levő tiszta fizikai képet. 30 év intenzív kutatásai után immáron visszaléphetünk egyet és felvázolhatjuk egy neutroncsillag életrajzát, a születésétől egészen a lehetséges végállapotig, a különböző fejlődési állapotokon keresztül.
Élet a halál után
Az életrajzok általában a születéssel kezdődnek. Ezúttal azonban halállal kell indítani, ugyanis egy neutroncsillag létrejöttéhez egy durván 10 naptömegű csillag gyors pusztulására, egy szupernóva-robbanásra van szükség.
Több tízmillió évig békésen zajlott a hidrogén-hélium fúzió a csillag magjában, ami biztosította a szabályozott "fúziós erőmű" egyensúlyát. Egy idő után kifogyott a hidrogén, akkor a csillag belseje kicsit összehúzódott, a magjának megnőtt a hőmérséklete és a hélium így "begyulladt", elkezdte átalakulását szénné és oxigénné. Természetesen ezek is elfogytak valamikor, amit további összehúzódások és fajlagosan sorra kisebb energiát termelő fúziós reakciók beindulása követett.
Az egyre gyorsuló folyamat során elérkezett a csillag azon ponthoz, amikor a szinte tiszta szilíciumból álló mag átalakult vassá, ami a halál pillanatát jelentette - a vasmagok fúziója már nem termeli, hanem igényli az energiát. Ilyenkor a gravitációs vonzás legyőzi a fúziós reakciók egyensúlytartó sugárnyomását, a csillag összeomlik, méghozzá igen gyorsan. Valamivel egy másodpercnél (!) rövidebb idő alatt a csillag nagyjából Föld-méretű magja összehúzodik kb. 10-15 km átmérőjűvé, ezzel az elektronokat és protonokat annyira összezsúfolva, hogy elegyük átalakul neutronokká. A további zsugorodást az összepréselt neutronok között ható taszító erők állítják le. Ekkor a mag egy kicsit visszapattan és elindít egy halálos lökéshullámot kifelé, ami szétveti a csillag külső rétegeit - felvillan egy II-es típusú szupernóva. A robbanás széttépi az egész objektumot, aminek a helyén egy olyan, lassan táguló gázfelhő marad, mint amilyen pl. a Rák-köd a Taurus csillagképben.
A gigászi pirotechnikai bemutató egyrészt egy nagytömegű csillag hattyúdala, másrészt bevezetője egy új égitestnek, a valamikori csillagmagból létrejött neutroncsillagnak. Ennek egy néhány centiméteres légköre van, beljebb egy szilárd és szupersűrű kérge, legbelül pedig egy szuperfolyékony, egzotikus állapotú magja, ami leginkább egy óriási atommagra hasonlít.
Ahhoz, hogy a fentiek lejátszódhassanak, a szülőcsillagnak jól meghatározott tömeggel kell rendelkeznie, kb. 8 és 15 naptömeg közötti értékkel. A kisebb csillagok nem robbannak fel, hanem csak egy nagy "pöffenéssel" ledobják külső rétegeiket, majd egy fehér törpét hagynak maguk után. Ezzel szemben a hízottabb csillagok akkora erővel robbannak szét, hogy vagy semmi nem marad még a magjukból sem, vagy pedig átlendítik magjukat a neutroncsillag állapotból a fekete lyukak közé.
A pulzárok ifjúsága
Az újszülött neutroncsillag négy rendkívüli ajándékot kap halott szülőjétől. Elsőként a gyors (tipikusan másodpercenként 50-szeres) forgást említhetjük. Ennek oka a korábbi csillagmag összehúzódása és a perdület-megmaradás törvénye (emlékezzünk a piruettező korcsolyázóra, aki felgyorsulva pörög, amikor behúzza kinyújtott karjait).
A gyors forgás részben a második ajándéknak is köszönhető, ami egy olyan erős ütés, ami nagy, akár 1000 km/s-os sebességgel szinte kilövi a neutroncsillagot a robbanás színhelyéről. Ennek feltehetően az erősen aszimmetrikus szupernóva-robbanás az oka.
Harmadikként az igen magas hőmérsékletét örökli a neutroncsillag. Mivel tömegéhez képest igen kicsiny a felülete, ezért nagyon rossz hatékonysággal sugározza ki belső hőjét. Néhány közeli neutroncsillagnál sikerült is megmérni hőmérsékletüket, ami százezer és 1 millió K közé esik.
Végül szintén a progenitortól származik igen erős mágneses terük, ami tipikusan 1012-szer nagyobb a földitől. Az ilyen erős mágneses tér az elméletek szerint még a kéregben található vas atommagokat is képes gömb alakúból hosszú tűkké nyújtani - izgalmas jóslat, még megerősítésre vár.
Vannak persze más effektusok is, amiket sokkal könnyebb megfigyelni. Már 1831-ben kimutatta Michael Faraday, hogy a forgó mágneses tér elektromos feszültséget generál. Egy neutroncsillag nem más, mint egy gigantikus pörgő óriásmágnes, így nem csoda, hogy hatalmas elektromos tér keletkezik felszínén. Ez aztán a mágneses erővonalak mentén kifújja a töltött részecskéket, az elektronokat, pozitronokat, ionokat. Így jön létre a pulzárszél.
A szél magában láthatatlan, ám ha kölcsönhatásba lép az esetleg sűrű csillagközi anyaggal, akkor látványos alakzatok alakulhatnak ki a turbulens pulzárszél által gerjesztett anyagban (Lásd az alábbi ábrákon).
forrás astro.u-szeged.hu
továbbiak még: wikipedia
További cikkek/írások még a témában:
Fontos dolog derült ki a neutroncsillagokról