iqdepo // Neutroncsillagok (Dimenzió #20)

NEUTRONCSILLAGOK

A neutroncsillagok kisméretű, nagytömegű égitestek, anyaguk nagyrészét
neutronok alkotják. Szupernóvarobbanások során keletkeznek a csillagok
magjából. Átmérőjük 10 km körüli, sűrűségük az atommag sűrűségéhez áll
közel: 10^17-10^19 g/cm3. A nagytömegű csillag összeroskadása során a
hatalmas nyomás hatására az anyag nagyrésze neutronokká alakul. Ezek után az
objektum már nem termel energiát, a további összehúzódást az egymásnak
préselődő neutronok állítják meg. (A szabad neutronok egyébként nem stabil
képződmények, laboratóriumi körülmények között gyorsan elbomlanak. Itt
azonban erre képtelenek, a hatalmas sűrűség miatt ugyanis az összes
energiaszint telítve van.) A neutroncsillagok tömege 0,5 és 3-4 naptömeg
közötti lehet, általában 5-30 naptömegű csillagok élete végén alakulnak ki.
Az 1,4 naptömegnél kisebb tömegű mag elméletileg fehér törpe formájában is
stabil állapotba juthat. Erre azonban ez esetben nincs lehetőség, mivel a
szupernóvarobbanáskor bezuhanó külső rétegek akkora nyomást fejtenek ki a
magra, hogy annak az elfajult elektrongáz nem tud ellenállni. (A tömeg felső
határa elég bizonytalan, ezt ugyanis erősen befolyásolja a csillag mágneses
tere és az összehúzódás során felgyorsuló pörgés.)

Persze a neutroncsillagok sem csak neutronok homogén keverékéből állnak,
hanem más részecskéket is tartalmaznak. Belső szerkezetükről csak
közelítőleges modelljeink vannak. Felszínükön valószínűleg néhány méter
vastag "gázréteg" található, itt az atommagok még megtartják elektronjaikat,
az elektronhéjak azonban az erős mágneses tér következtében eltorzulnak,
összenyomódnak. (A csillag összehúzódása során kis térfogatba préselve
felerősödik az eredeti mágneses tér.) A felszíni kb. 1 km vastag rétegben
nehéz, főleg vas atommagokat találunk kristályrácsba rendeződve, melyeket
elektronok "tengere" jár át. A külső kéreg után mintegy 2 km vastag réteg
következik, itt a kristályos szerkezetbe kapcsolódó atommagok között az
elektronok mellett már szabad neutronok is megjelennek. Ez alatt következik
a neutroncsillag legnagyobb kb. 10 km-es övezete, amelyet főleg neutronok
alkotnak, kevés proton és elektron "szennyezéssel". Itt a neutronok bizonyos
szempontból folyadékként viselkednek: az anyag szupravezető, azaz ellenállás
nélkül vezeti az elektromos áramot, és szuperfolyékony, nincs viszkozitása.
A centrumban feltehetőleg a neutronoknál még nehezebb magok találhatók,
melyek hétköznapi körülmények között rendkívül gyorsan elbomlanak.

A neutroncsillagok gyorsan hűlnek, kialakulásuk után néhány hónappal
felszíni hőmérsékletük tízmillió K alá, majd néhány ezer, tízezer év alatt
egymillió K alá süllyed. Az impulzusmegmaradás törvénye értelmében az
összeroskadó csillag forgási sebessége hatalmas lesz, másodpercenként
többször is megfordul tengelye körül. (Ha Napunkat hirtelen neutroncsillaggá
nyomnánk össze, tengelyforgási ideje 0,0001 másodperc lenne.) A
neutroncsillagok kiterjedt és rendkívül nagy energiatartalmú
magnetoszférával rendelkeznek, ennek belső tartományai együtt forognak az
égitesttel, a külső részek pedig spirálisan feltekerednek.

A periodikus rádiósugárzást kibocsátó pulzárok neutroncsillagok. Itt
valószínűleg az égitest felszínének egy, illetve több pontjáról vagy a
neutroncsillagot környező magnetoszférából nagyenergiájú rádiósugárzás
relatíve keskeny nyílásszög alatt távozik el (akárcsak egy jó fényszórónál).
Ennek észlelésére pedig csak akkor van lehetőség, ha a kérdéses sugárzási
"kúp" éppen ránk mutat. A gyors tengelyforgás következtében erre rendkívül
gyakran kerülhet sor, ezért látjuk pulzálni az égitestet. (A pulzárok
periódusának segítségével lehet a neutroncsillagok tengelyforgási
időtartamát meghatározni.) A neutroncsillagok kismértékben folyamatosan
lassulnak, mivel pörgésük kinetikus energiája elektromágneses energiává
alakul és eltávozik. A forgás lassú, folyamatos csökkenésén kívül
szabálytalan, ugrásszerű változások is előfordulnak. Ezeket olyan
"csillagrengések" (glitch-ek) válthatják ki, melyek során átrendeződés
történik a csillag belső szerkezetében. A rendkívül gyors pörgés
következtében a neutroncsillag alakja ugyanis enyhén lapult, ez a lapultság
pedig a pörgés lassulásával csökkenni fog, aminek a szilárd kéreg ellenáll.
Törések, hasadások keletkeznek benne, tömegátrendeződések történnek, ezek
válthatják ki a csillagrengéseket.

Dimenzió #20

Csillagnézők

(csillagászattörténet, csillagászat, űrkutatás, fizika, asztrofizika)

Legnépszerűbb számunk

Legnépszerűbb cikkünk

Dimenziók