Oko do vesmíru

Vesmír je nekonečný a je v něm nekonečně mnoho zajímavých věcí...

Zánik

Neutronové hvězdy a pulzary

Výbuchem nevyvržené centrální oblasti supernovy se po explozi začnou smršťovat. Za předpokladu, že jejich hmotnost převyšuje mez 1,4 hmotnosti Slunce, gravitační kolaps hvězdy směrem do středu nezastaví ani zcela degenerovaný plyn. Při vzniklém obrovském tlaku, který hroutící hvězda vyvíjí, se začnou v degenerovaném plynu spojovat elektrony s protony, což vede ke vzniku neutronů a energie, která je v tomto případě uvolňována do okolí v podobě neutrin. Proces přeměny elektronů a protonů na neutrony je velmi rychlý, což umožní během krátké doby přeměnu celé hvězdy na části neutronů. Neutrony však ale nemají žádný elektrický náboj (jsou neutrální), ve smršťující hvězdě jim tak nebrání žádné elektromagnetické síly k tomu, aby se nashromáždily všechny těsně vedle sebe.

Popsaný proces se však netýká všech hvězd, ale jen těch, které nepřesahují hmotností zbylé látky 3 hmotnosti Slunce. Až do této hmotnosti je totiž superhustá látka z neutronů zabránit dalšímu gravitačnímu kolapsu, což umožní vznik stabilní hvězdy, tvořenou z neutronů s průměrem okolo 20 až 30 kilometrů. Vznikne tak bizardní útvar, který astronomové nazvali podle majoritního složení, neutronová hvězda.

Neutronové hvězdy mají pevné jádro tvořené z neutronů a jiných těžkých elementárních částic ze skupiny baryonů, obklopující neutrinová supratekutina. Povrch neutronových hvězd tvoří asi centimetr silná krystalická obálka z neutronů a jader těžkých prvků. Odhadovaná hustota látky je pro nás nepředstavitelných 1014 až 1015 g/cm3. (Pro lepší představu si představme, že by se nám podařilo odebrat malou čajovou lžičku této látky a zvážit jí. Výsledná hmotnost by dosahovala přibližně 5 miliard kilogramů!!!). Teplota povrchu takovéto hvězdy dosahuje řádově několika miliónů stupňů Celsia a ve středu hvězdy teploty šplhají až k několika set miliónů stupňů Celsia. Neutronové hvězdy vyzařují do svého okolí viditelné, radiové, rentgenové a kosmické záření, ale i rychlé relativistické částice. Rotační rychlost povrchu neutronových hvězd dosahuje až 2 000 km/s a intenzita magnetického pole na povrchu neutronové hvězdy sahá až na miliardy A/m.

Existence neutronových hvězd byla teoreticky předpovězena i se zmíněnými vlastnostmi astrofyzikami Lvem Davidovičem Landau (1908-1968), Fritzem Zwicky (1898-1974) a Walterem Baade (1893-1960) už ve třicátých letech dvacátého století. Teoretický objev tak předběhl skutečný objev zmíněných hvězd o třicet let, jelikož existence neutronových hvězd musela čekat až do objevení pulzarů v roce 1967, což definitivně potvrdilo,l že takové superhusté hvězdy ve vesmíru skutečně existují.

Pulzary, jak souvisí s neutronovými hvězdami?

V roce 1967 vyhodnocovala mladá studentka astronomie Jocelyn Bellová (1943 -) měření nového radioteleskopu na observatoři v anglickém Cambridge, zkoumala pod vedením Antonyho Hewishe (1924 -) fluktuace rádiového záření velmi slabých zdrojů. Jeden z nich v souhvězdí Lišky (Vulpecula) se však choval poněkud nezvykle, jelikož vysílal velmi krátké radiové signály v neuvěřitelně přesně se opakující periodě(, což vyvolalo v prvních chvílích objevu senzaci objevení vysílání mimozemské civilizace. což se později bohužel neprokázalo). K prvnímu objevenému pulzaru CP 1919 (Camridge Pulsar 19 h 19 min východně od jarního bodu, pulzary totiž označujeme podle místa objevu a polohy na obloze) přibyly brzy i další. Dnes na začátku jednadvacátého století známe přibližně 700 pulzarů. Jenom v naší Galaxii vzniká každým stoletím  jeden až dva pulzary a celkové teoretické počty pro naší Galaxii hovoří většinou o miliónů pulzarech.

Pulzar je typický právě tím, že vysílá krátké rádiové pulzy (že neuhádnete z čeho vzniklo jeho jméno :-), ve většině případů s periodou od 0,03 sekundy do několika sekund, přičemž trvání pulzu nikdy nepřesahuje 0,01 sekundy. U intenzity pulzů však o stálosti mluvit nemůžeme, jelikož intenzita pulzů se nepravidelně mění. V nedávné době byly objeveny dokonce pulzary s dobou pulzů řádově milisekund. Nazvali je milisekundovými pulzary. Nejrychlejší z nich vyšle až 885 rádiových pulzů za jednu sekundu, což je rovno periodě pulzů 0,001 sekundy.Nejpomalejší známý pulzar naproti tomu vysílá pulzy v intervalu delším než jedna minuta.

Pro pochopení chování pulzarů a jejich podstatu umožnilo objevení pulzaru NP 0532 v říjnu 1968, jelikož tento pulzar se nachází na místě, kde v roce 1054 explodovala supernova ve středu Krabí mlhoviny. Zjistilo se tedy to, že pulsary jsou již dlouho hledanými neutronovými hvězdami. Silné magnetické pole těchto hvězd způsobuje vyzařování rádiové energie jen v úzkém kuželu, nejpravděpodobněji ve směru magnetické osy.

Ne každá neutronová hvězda ale musí být nutně pro pozorovatele na Zemi pulzarem, což souvisí se sklonem magnetické osy neutronové hvězdy. Jelikož ta může být stočena libovolným směrem v prostoru není vždy podmínkou, že je stočena k Zemi. Jen když totiž úzký kužel rádiového záření hvězdy zasáhne Zemi, zaregistrujeme pulz vyslaný z neutronové hvězdy/pulzaru, kde perioda pulzu je rovna době, za kterou se pulzar otočí kolem své osy, což dá tedy vzniku pulzaru. (Z určitého místa v prostoru se tedy každá neutronová hvězda jeví jako pulzar s tím, že toto místi závisí na poloze pozorované neutronové hvězdy.)

Perioda pulzů se každý den prodlužuje zhruba o několik miliardtin sekundy. Zpomalování rotace pulzaru způsobuje magnetické brzdění, které vzniká působením magnetického pole neutronové hvězdy na ionizovaný plyn, jenž hvězdu obklopuje.Prodlužování periody pulzů nám umožňuje určit periodu, během níž pulzary září v oblasti rádiového záření nám známým mechanismem, což ale vzhledem k tomu, že neznáme pulzary s periodou delší než dvě minuty, tato doba nepřevyšuje několik miliard let. Jakým způsobem září neutronové hvězdy po ní, bohužel zatím nevíme.

Charakteristickým rysem pulzarů, který je ztotožňuje s neutronovými hvězdami je fakt, že se u nich nepravidelně zrychluje perioda pulzů v intervalech kratších než jeden rok. Tento zajímavý efekt vzniká zlomem centimetrové krystalické kůry neutronové hvězdy, při kterém se na okamžik poruší jejich celistvost a rovnovážný stav a gravitační kolaps tak zmenší jejich rozměr. Zmenšením rozměru hvězdy dojde ke zrychlení její rotace. Prolomení kůry vzniká při zpomalování rotace, při němž se neutronová hvězda pokouší zmenšit své zploštění.

Poslední komentáře
09.11.2007 10:40:39: smiley${1}
 
Těším se na další návštěvu... ;-)