כוכבי נויטרון ופולסרים: יצירה ותכונות

מה קורה כשכוכבי ענק מתפוצצים? הם יוצרים סופרנובות, שהם כמה מהאירועים הדינמיים ביותר ב- היקום. התלקחויות כוכבים אלה יוצרות פיצוצים עזים עד כדי כך שהאור שהם פולטים עלול להאיר את כולו גלקסיות. עם זאת, הם גם יוצרים משהו הרבה יותר מוזר מהשאריות: כוכבי נויטרונים.

כוכב נויטרונים הוא כדור נייטרונים צפוף וקומפקטי באמת. אז איך כוכב מאסיבי עובר מלהיות אובייקט נוצץ לכוכב נויטרונים רוטט, מגנטי מאוד וצפוף? הכל איך הכוכבים חיים את חייהם.

כוכבים מבלים את רוב חייהם על מה שמכונה רצף עיקרי. הרצף העיקרי מתחיל כשהכוכב מצית היתוך גרעיני בליבו. זה נגמר ברגע שהכוכב מיצה את המימן בליבתו ומתחיל למזג יסודות כבדים יותר.

ברגע שכוכב עוזב את הרצף הראשי הוא ילך בדרך מסוימת שמוסמכת מראש על ידי המסה שלו. המסה היא כמות החומר שהכוכב מכיל. כוכבים שיש להם יותר משמונה מסות שמש (מסת שמש אחת שווה למסת השמש שלנו) יעזבו את הרצף הראשי ויעברו מספר שלבים כשהם ממשיכים להמיס אלמנטים עד ברזל.

ברגע שהאיחוי נפסק בליבת כוכב, הוא מתחיל להתכווץ, או ליפול על עצמו, בגלל הכובד העצום של השכבות החיצוניות. החלק החיצוני של הכוכב "נופל" על הליבה ומתרומם כדי ליצור פיצוץ מסיבי הנקרא סופרנובה מסוג II. בהתאם למסת הליבה עצמה, הוא יהפוך לכוכב נויטרונים או לחור שחור.

אם מסת הגרעין היא בין 1.4 ל- 3.0 מסות שמש, הליבה תהפוך רק לכוכב נויטרונים. הפרוטונים בליבה מתנגשים עם אלקטרונים בעלי אנרגיה גבוהה מאוד ויוצרים נויטרונים. הגרעין נוקשה ושולח גלי הלם דרך החומר הנופל עליו. החומר החיצוני של הכוכב מונע אז אל המדיום שמסביב ויוצר את הסופרנובה. אם חומר הליבה שנשאר גדול יותר משלוש המוני שמש, יש סיכוי טוב שהוא ימשיך לדחוס עד שייווצר חור שחור.

כוכבי נויטרון הם אובייקטים קשים ללמוד ולהבין. הם פולטים אור על חלק רחב מהספקטרום האלקטרומגנטי - אורכי הגל השונים של האור - ונראים שהם משתנים לא מעט מכוכב לכוכב. עם זאת, עצם העובדה כי כל כוכב נויטרונים מציג תכונות שונות יכולה לעזור לאסטרונומים להבין מה מניע אותם.

ייתכן שהמכשול הגדול ביותר בחקר כוכבי הנויטרונים הוא שהם צפופים להפליא, כל כך צפופים, לפחית של 14 גרם של חומר כוכב נויטרונים תהיה מסה גדולה כמו הירח שלנו. לאסטרונומים אין דרך לדגמן סוג כזה של צפיפות כאן על כדור הארץ. לכן קשה להבין את פיזיקה של מה שקורה. זו הסיבה שלימוד האור מכוכבים אלה הוא כה חשוב מכיוון שהוא נותן לנו רמזים למתרחש בתוך הכוכב.

יש מדענים הטוענים כי הליבות נשלטות על ידי מאגר קווארקים חופשיים - אבני הבניין הבסיסיות של משנה. אחרים טוענים כי הליבות מלאות בסוג אחר של חלקיקים אקזוטיים כמו פיונים.

לכוכבי הניוטרון שדות מגנטיים עזים. ושדות אלה הם האחראים באופן חלקי ליצירת צילומי הרנטגן קרני גאמה שנראים מהאובייקטים האלה. כאשר אלקטרונים מאיצים סביב קווי השדה המגנטי ולאורך הם הם פולטים קרינה (אור) באורכי גל מאופטי (אור שאנו יכולים לראות בעיניים שלנו) לקרני גמא אנרגיות מאוד.

אסטרונומים חושדים שכל כוכבי הנויטרונים מסתובבים ועושים זאת די מהר. כתוצאה מכך, כמה תצפיות על כוכבי נויטרונים מניבים חתימת פליטה "פועמת". כך שלעתים קרובות מכונים כוכבי נויטרונים כ- PULSating stARS (או PULSARS), אך נבדלים מכוכבים אחרים שיש להם פליטה משתנה. הפעימה מכוכבי הנויטרונים נובעת מהם סיבוב, כאשר כשכוכבים אחרים הפועמים (כמו כוכבי חצב) פועמים כשהכוכב מתרחב ומתכווץ.

כוכבי נויטרון, פולסרים וחורים שחורים הם חלק מהאובייקטים הכוכבים האקזוטיים ביותר ביקום. הבנתם היא רק חלק מהלימוד על הפיזיקה של כוכבי ענק וכיצד הם נולדים, חיים ומתים.

נערך על ידי קרולין קולינס פיטרסן.