Neutrónová hviezda: Rozdiel medzi revíziami
Smazaný obsah Přidaný obsah
d +portály Astronómia, Hviezda |
formulácia, gramatika, štylistika, wikilinky, naspäť neopodstatnene odstránené obrázky |
||
Riadok 1:
[[Súbor:An isolated neutron star in the Small Magellanic Cloud.jpg|náhľad|Izolovaná neutrónová hviezda (modrá škvrna v strede červeného prstenca) v Malom [[Magellanove mraky|Magellanovom mračne.]]]]
'''Neutrónová hviezda''' je vesmírny objekt s extrémnou [[Hustota (objemová hmotnosť)|hustotou]], ktorý je výsledkom výbuchu [[supernova|supernovy]] typu '''II''', v niektorých prípadoch aj typu '''Ic''' či '''Ib.''' Ide o degenerovaný pozostatok hviezdneho jadra, ktorý je zložený z
== História objavov ==
[[Súbor:1997NeutronStar.jpg|náhľad|Prvé priame pozorovanie neutrónovej hviezdy ([[RX J1856.5−3754]]) vo viditeľnom svetle]]
V 1934<!-- , štyri roky neskôr, - Tu niečo nesedí. Boli sme v roku 1939, rok 1934 je o štyri roky skôr. Ibaže by sa myslelo 4 roky neskôr po Chandrasekarovi --> dvaja poprední astronómovia [[Walter Baade]] a [[Fritz Zwicky]] dedukovali, že ak Chandrasekharové výpočty skutočne reprezentujú opísanú realitu, hviezda, resp. jej pozostatok jadra, by bol stlačený do kompaktnej [[Guľa (matematika)|gule]] s polomerom pár desiatok kilometrov,
V roku [[1967]] [[Cambridge observatory|rádioteleskop na pôde univerzity Cambridge]] v Anglicku zachytil signál
== Vznik ==
[[Súbor:Neutronstarsimple.png|náhľad|Zjednodušený proces vzniku neutrónovej hviezdy. '''Horný riadok''' – vonkajšie vrstvy masívnej hviezdy sa začnú rútiť na vnútorné jadro, čím vzniká rázová vlna. '''Stredný riadok''' – hmota klesajúcich vrstiev sa stláča, čo spôsobí výbuch [[neutríno|neutrín]] a zahreje plyn vo vnútri. '''Spodný riadok''' – hviezda
Hviezdy sú definované ako plynné (resp. plazmové) gule, ktoré majú vlastný zdroj viditeľného a termálneho žiarenia. Zdrojom žiarenia, ktoré môžeme pozorovať vo viditeľných vlnových dĺžkach elektromagnetického spektra, je [[termonukleárna fúzia]]
Teoretický fyzik
== Fyzikálne vlastnosti ==
Táto časť článku sa zaoberá základnými fyzikálnymi vlastnosťami neutrónových hviezd: rozoberá ich kritickú hmotnosť, teda minimálnu (Chandrasekharovu) a hornú (TOV limit) hmotnosť neutrónových hviezd, [[gravitačné pole]], [[Gravitačná šošovka|gravitačnú šošovku]], [[magnetické pole]] (
'''Kritická hmotnosť (Chandrasekharov a TOV limit)'''
Řádek 30 ⟶ 31:
<math>Pdegen= -\frac{\wp E}{wp V}= \frac{c\hbar}{12 \pi^2} \left ( \frac{3 \pi^2 N}{V} \right )</math><ref name=":1" />
Rovnicou vyššie sme vypočítali
<math>M\leqslant C^3 R^3 \rho_c= \frac{C_3 \xi^3 max}{32} \sqrt{\frac{3 c^3 \hbar^3}{\pi G^3 N m^4 p }}=0.77
\sqrt{\frac{c^3 \hbar^3}{G^3 N m^4 p}}= 1.41 M \odot</math><ref name=":1" />
ktorá vyjadruje Chandrasekharov limit, teda 1
===== Gravitačné pole =====
[[Súbor:Neutronstar 2Rs.svg|náhľad|''Gravitačná výchylka'' svetla na neutrónovej hviezde. Vďaka relativistickému vychýleniu svetla je viditeľná viac ako polovica povrchu.]]
Hoci si v laickej oblasti ľudia často zamieňajú [[tiaž]] a [[hmotnosť]], v oblasti astrofyziky predstavujú tieto pojmy odlišné javy. Hmotnosť (fyzikálna značka <math>m</math>) je miera množstva hmoty, z ktorej objekt pozostáva. Hmotné teleso sa prejavuje v tom, že kladie odpor voči zmene svojho pohybového stavu ([[zotrvačnosť]], zotrvačná hmotnosť) a že vzájomne pôsobí na ostatné hmotné telesá (gravitácia). Gravitačná hmotnosť je hmotnosť, ktorá je príčinou gravitácie
[[Jupiter]], najväčšia planéta [[slnečná sústava|slnečnej sústavy]], je 316-krát masívnejší ako Zem, no keďže je 11-násobkom polomeru Zeme, teleso sa bude nachádzať 11-krát ďalej od centra - nebude teda 316-krát ťažšie ako na Zemi (vzhľadom na faktor 11<sup>2</sup>
Gravitačná sila priemernej neutrónovej hviezdy dosahuje vysoké hodnoty - gravitačné pole je približne 2 miliárd krát silnejšie ako má Zem. Z teórie relativity vyplýva, že objekt s veľmi silnou gravitáciou bude ohýbať svetelné lúče a vytvárať tak (gravitačnú) šošovku. Pri neutrónovej hviezde silné gravitačné pole ohýba vyžiarené fotóny tak, aby boli viditeľné časti bežne neviditeľného zadného povrchu.<ref>'''Zahn, Corvin (1990-10-09)'''. "Tempolimit Lichtgeschwindigkeit</ref> Ak je polomer neutrónovej hviezdy <math>3GM / c2</math> (kde GM znamená súčin gravitačnej konštanty a hmotnosti telesa, a c<sup>2</sup> znamená druhú mocninu rýchlosti svetla) alebo aj menej, fotóny môžu byť zachytené na obežnej dráhe, vďaka čomu sa zviditeľní celý povrch tejto neutrónovej hviezdy z jediného východného, pozorovaného bodu. Pri vystavení silnej gravitačnej sile, akú dosahuje neutrónová hviezda, by sa objekt ešte pred pádom na povrch takmer okamžite roztiahol na dlhý pás materiálu - jav (neodborne) nazývaný ako [[špagetizácia]].
==== Magnetické pole - magnetary ====
(Viac informácií v hlavnom článku: [[magnetar]])
Neutrónové hviezdy, ktorých magnetické pole dosahuje intenzitu '''10<sup>8</sup>-10<sup>11</sup>''' T (pre porovnanie – magnetické pole na zemskom magnetickom rovníku dosahuje len '''0,00000305''' [ '''0.305 x 10-4''' ] T) sú všeobecne známe ako [[Magnetar|magnetary]], ktoré sa stali prijímanou hypotézou na vysvetlenie mäkkých gama opakovačov (SGR) a [[Anomálny röntgenový pulzar|anomálne röntgenové pulzary]] (AXP). Vznik takého silného poľa je ešte stále nejasný, no jedná z hypotéz tvrdí, že počas tvorby neutrónovej hviezdy sa zachoval magnetický tok materskej hviezdy, čo malo za následok zosilnenie magnetického poľa vo výsledku procesu.<ref name=":3">Reisenegger, A. (2003). "Origin and Evolution of Neutron Star Magnetic Fields"</ref> Ich silné magnetické pole je pravdepodobne hlavnou príčinou krátkeho života, ktorý trvá rádovo tisíc rokov. V súčasnosti pozorujeme malú časť počtu týchto objektov, momentálne máme len 31 potvrdených magnetarov<ref>{{Citácia elektronického dokumentu|titul=EarthSky {{!}} What is a magnetar?|url=https://earthsky.org/space/what-is-a-magnetar/|vydavateľ=earthsky.org|dátum vydania=2021-06-13|dátum prístupu=2021-09-13|jazyk=en-US}}</ref>.
'''Hustota a vnútorná štruktúra'''
[[Súbor:Nuclear pasta.jpg|náhľad|280x280bod|Jadrové cestoviny predstavujú hypotetický typ degenerovanej hmoty, ktorá by sa mala vyskytovať v kôre neutrónovej hviezdy. V prvej fáze sa jadra zhustia do štruktúry, ktorá pripomína cestoviny gnochi - '''fáza gnochi'''. Gnochi sa ďalej roztiahnu na dlhé a tenké štruktúry hmoty - '''fáza špagety'''. Špagety sa potom spájajú do dlhých lisov, ktoré vyzerajú ako lazane - '''fáza lazane'''. Stláčaním lazaní sa vytvorí hustá forma hmoty s prerušovanými otvormi (na obrázku zobrazené písmenom '''e'''). Tie sa postupne zmenia na valcovité útvary - '''
[[Súbor:Neutron star cross section-sk.svg|vľavo|thumb|Prierez neutrónovou hviezdou]]
Zloženie a aj samotná štruktúra neutrónových hviezd predstavuje aj v súčasnosti veľký otáznik. Podrobnejší obraz fyzikálnej štruktúre a procesov, ktoré sa odohrávajú vnútri neutrónovej hviezdy, sme si vytvorili podľa presného štúdia zmien rýchlosti otáčania neutrónovej hviezdy, alebo (ako nám neskôr umožnili vesmírne röntgenové teleskopy) podľa priameho určenia súvislostí medzi hmotnosťou a jej polomerom pomocou merania vyžarovaného spektra z povrchu.<ref name=":0" /> Prierez neutrónovou hviezdou by vyzeral veľmi podobne ako rez štruktúrou Zeme, poprípade iných
Vonkajšia časť kôry by mala byť tvorená zo železa (Fe), ale pri čoraz vyšších hustotách, ktoré dosahujú hodnoty 6 × 10<sup>17</sup> kg/m<sup>3</sup>, by sa mali hlbšie vyskytovať jadra bohaté na neutróny - napr. jadrá z [[Nikel|niklu]] (Ni), [[kryptón|kryptónu]] (Kr) či [[Germánium|germánia]] (Ge)– ktoré by boli usporiadané v kryštalickej štruktúre.<ref name=":0" /> Hlboko pod vonkajšou časťou kôry hustota dosahuje až 10<sup>14</sup> gramov na centimeter kubický. Pri týchto podmienkach sa hmota vyskytuje prevažne v podobe voľných neutrónov, ktoré vykazujú vlastnosti analogické tekutému héliu na Zemi pri teplotách blížiacich sa
▲Vonkajšia časť kôry by mala byť tvorená zo železa (Fe), ale pri čoraz vyšších hustotách, ktoré dosahujú hodnoty 6 × 10<sup>17</sup> kg/m<sup>3</sup>, by sa mali hlbšie vyskytovať jadra bohaté na neutróny-napr. jadrá z [[Nikel|niklu]] (Ni), [[kryptón|kryptónu]] (Kr) či [[Germánium|germánia]] (Ge)– ktoré by boli usporiadané v kryštalickej štruktúre.<ref name=":0" /> Hlboko pod vonkajšou časťou kôry hustota dosahuje až 10<sup>14</sup> gramov na centimeter kubický. Pri týchto podmienkach sa hmota vyskytuje prevažne v podobe voľných neutrónov, ktoré vykazujú vlastnosti analogické tekutému héliu na Zemi pri teplotách blížiacich sa ku absolútnej nule. Na rozhraní kôry a jadra sa už jadrové cestoviny ďalej nevyskytujú. Priamo v jadre, kde je hustota niekoľko krát vyššia ako 10<sup>14</sup> g/cm<sup>3</sup> , platia stále neznáme fyzikálne mechanizmy. Predpokladá sa, že v jadre sa nachádza ten najhustejší materiál vo vesmíre, miliárd krát hustejší ako železo. Podľa iných teórií sa v jadre nachádzajú tzv. ''podivné kvarkové hrudky,'' čo sú pevné látky zložené z neviazaných protónov, neutrónov a ďalších iných elementárnych častíc.<ref name=":0" />
== Binárne systémy ==
V našej
[[Súbor:15-137-CircinusX1-XRayLightRings-NeutronStar-Chandra-20150624.jpg|náhľad|215x215pixelů|[[Circinus X-1]] - röntgenový binárny systém, ktorý obsahuje neutrónovú hviezdu
'''Röntgenový binárny systém s nízkou hmotnosťou'''▼
Röntgenový binárny systém s nízkou hmotnosťou ('''LMXB'''-''Low-mass X-ray binary'')
Medzihmotný röntgenový binárny systém ('''IMXB'''-I''ntermediate-mass X-ray binary'') je binárny systém, ktorý pozostáva z neutrónovej hviezdy alebo čiernej diery a druhú zložku tvorí hviezda strednej hmotnosti (polovica hmotnosti Slnka). Sú pôvodom röntgenového systému s nízkou hmotnosťou.
[[Súbor:Accretion Disk Binary System.jpg|vľavo|thumb|Umelecká predstava [[dvojhviezda|dvojhviezdy]], pričom jedna zo zložiek je neutrónová hviezda, na ktorú dopadá hmota druhej zložky]]
Vysoko-hmotný röntgenový binárny systém ('''HMXB'''''-High-mass X-ray binary'') je typom binárneho systému, ktorý obsahuje veľmi hmotné hviezdy
'''Mikrokvazar''' ▼
[[Kvazar]] je kompaktná oblasť v strede masívnej galaxie
== Poznámky ==
|