На пульсаре - Кадомцев Б.Б.
ISBN 5-85504-013-5
Скачать (прямая ссылка):
суждения можно составить "на глазок".
Например, можно очень грубо оценить размеры нейтронной звезды. Ведь
нейтронная звезда - это аналог атомного ядра, а обычная звезда - это
аналог атома. Атомное ядро имеет размер масштаба 10~13 см, а типичный
атом - масштабы 10~8 см. Таким образом, их размеры отличаются в 105 раз.
Соответственно и размер нейтронной звезды примерно в 105 раз меньше
размера обычной звезды. Если размер Солнца масштаба 106 км, то размер
нейтронной звезды ~ 10 км.
Далее, можно попытаться оценить период вращения нейтронной звезды, опять
же по аналогии с Солнцем. Период вращения Солнца равен примерно 2 х 106
сек. Если бы Солнце сжалось до радиуса в 105 раз меньше, чем сейчас, то и
период вращения в силу сокращения вращательного момента уменьшился бы в
105 раз.
Таким образом, в этом случае можно было бы ожидать период масштаба 10 с.
На самом же деле периоды вращения нейтронных звезд меньше: от десятков
миллисекунд до нескольких секунд. Это означает лишь, что наша оценка
слишком груба: нейтронные звезды рождаются звездами с вращательным
моментом большим, чем у Солнца.
Нейтронная звезда состоит, в основном, из нейтронов. Однако она содержит
некоторое количество протонов - это как бы их разбавленный раствор в
нейтронном растворителе. Относительная плотность протонов очень мала: она
составляет примерно 1СС2 долю от плотности нейтронов. В нейтронной звезде
имеются также электроны, плотность которых с большой точностью равна
плотности протонов. Таким образом, в каждом небольшом объеме вещества
нейтронной звезды число протонов и число электронов одинаковы. Другими
словами, положительный заряд протонов ра-
84
9. Нейтронная звезда
вен отрицательному заряду электронов. В этом случае говорят, что вещество
является квазинейтральным.
Рис. 34. Если подпитывать соленоид из внешнего источника (а), а затем
разомкнуть цепь, то электрический ток будет продолжать течь по соленоиду
некоторое время. Такое время протекания тока после размыкания цепи будет
несколько больше в проводящем цилиндре (б) и существенно больше в случае
нейтронной звезды (в).
Квазинейтральность не препятствует тому, чтобы в нейтронной звезде
протекали токи: достаточно лишь, чтобы эти токи замыкались внутри самой
звезды. Самый простой пример замкнутого контура с током представляет
собой обычный соленоид, присоединенный к гальваническому источнику тока.
Если проводник имеет очень хорошую проводимость, то в течение
ограниченного времени ток в соленоиде может протекать, если его накоротко
замкнуть, отсоединив от внешнего источника тока. Если вместо соленоида
взять проводящий цилиндр с полостью (рис. 34 6), то ток будет протекать
даже дольше, чем в первом случае, поскольку электрическое сопротивление
цилиндрической трубы меньше, чем сопротивление соленоида. Оказывается,
что если замкнутый ток протекает внутри нейтронной звезды (рис. 34в), то
он может протекать много миллионов лет, а может быть, и дольше, если
вещество нейтронной звезды является сверхпроводящим.
Возникает вопрос: а как и какой величины ток может появиться в нейтронной
звезде?
Для ответа на этот вопрос нужно знать, откуда берутся нейтронные звезды.
В настоящее время общепринята точка зрения, что нейтронные звезды
рождаются естественным образом в результате эволюции определенного класса
звезд: не слишком больших и не слишком малых. Такие звезды постепенно,
подобно Солнцу, сжигают сначала водород в гелий, а затем термоядерные
реакции приводят к созданию все более тяжелых ядер. Этот процесс идет до
тех пор, пока большая часть вещества не окажется
а)
б)
е)
9. Нейтронная звезда
85
состоящей из ядер железа и электронов. Ядра железа имеют наибольшую
энергию связи, так что их слияние в еще более тяжелые ядра энергетически
невыгодно. Термоядерные реакции замирают, и тогда звезда начинает
сжиматься, поскольку нет энерговыделения, которое приводило бы к ее
расширению. Поджатие звезды приводит к повышению энергии электронов, и в
какой-то момент энергетически выгодным становится слияние протонов с
электронами и их превращение в нейтроны. Избыточная энергия реакции
уносится частицами нейтрино, которые легко пронизывают всю толщу звезды.
Грубо говоря, реакция приводит к охлаждению вещества и под действием силы
тяжести происходит падение вещества к центру звезды. Возникает катастрофа
колоссального масштаба. Большая часть вещества схлопывается в очень
компактный сгусток, а оболочка звезды сбрасывается и с огромной скоростью
расширяется во все стороны. Внешне это явление наблюдается как рождение
сверхновой звезды.
Сверхновые звезды время от времени вспыхивают в нашей Галактике, а также
и в других Галактиках. Например, самая последняя сверхновая вспыхнула 23
февраля 1982 года. А наиболее известная сверхновая находится в
Крабовидной туманности. По Китайским летописям она вспыхнула в 1054 году
и в течение некоторого времени светила как луна. Сейчас на месте
сверхновой находится Крабовидная туманность. Это огромное светящееся
