Нейтронные звёзды

Нейтро́нные звёзды

Одна из возможных конечных стадий эволюции звёзд большой массы; вещество нейтронной звезды состоит из Нейтронов с малой примесью электронов, протонов и более тяжёлых ядер. На возможность существования Н. з. впервые указал Л. Д. Ландау (1932) сразу же после открытия нейтрона (Дж. Чедвик, 1932). В 1934 американские астрономы У. Бааде и Ф. Цвикки предположили, что Н. з. могут образовываться при вспышках сверхновых звёзд (См. Сверхновые звёзды). Из теории эволюции звёзд следует, что у массивных звёзд на стадии почти полного «выгорания» ядерного горючего в их центральной области может произойти катастрофически быстрое гравитационное сжатие — гравитационный коллапс (см. Коллапс гравитационный). При коллапсе плотность вещества возрастает настолько, что достигается состояние, когда нейтроны становятся устойчивее протонов. В этих условиях происходит превращение протонов и стабильных атомных ядер в нейтроны и атомные ядра с избытком нейтронов (нейтронизация вещества). Для такого процесса необходимы плотности ρ ≥ 10¹⁰ г/см³. При плотностях ρ ≥ 10¹² г/см³ и температурах Т ≤ 10¹⁰ К, характерных для Н. з., вещество представляет собой вырожденный нейтронный газ (см. Вырожденный газ). Механическое равновесие Н. з. связано с компенсацией сил тяготения давлением вырожденного газа нейтронов. Для равновесного устойчивого состояния Н. з. характерны следующие параметры (в среднем): масса ~ 2․10³³ г, т. е. равна массе Солнца , радиус R ~ 2․10⁶ см = 20 км ( = 7․10¹⁰ см), плотность ρ ~ 2․10¹⁴ г/см³ ( = 1,4 г/см³); давление р ~ 10³³—10³⁴ дин/см²; минимальный период вращения 10^-3 сек. Магнитное поле Н. з. достигает ~ 10¹² гс (среднее магнитное поле Солнца ~ 1 гс). Средняя плотность Н. з. близка к ядерной плотности вещества или даже превосходит её, поэтому строение и свойства Н. з. обусловлены в значительной мере ядерными силами (См. Ядерные силы). Кроме того, для Н. з. характерна большая величина гравитационной энергии связи (См. Энергия связи) (~ 10⁵³ эрг), что приводит к появлению существенных поправок к ньютоновской теории тяготения, следующих из общей теории относительности (см. Тяготение). Учёт этих двух факторов имеет принципиальное значение при расчёте внутреннего строения Н. з. Из расчётов следует, что теоретически ожидаемая масса Н. з. заключена в пределах 0,05 , где , причём разброс вычисленных значений обусловлен трудностями в учёте действия ядерных сил. Большинство существующих теорий связывает образование Н. з. со вспышками сверхновых звёзд, так как гравитационный коллапс звезды при определённых условиях сопровождается мощным взрывом, выбрасывающим в пространство внешние слои звезды. Н. з. были открыты в 1967 по пульсации их радиоизлучения (эти звёзды назвали пульсарами (См. Пульсары)), причём ряд пульсаров определенно связан с остатками сверхновых (в частности, пульсар PSR 0532 в Крабовидной туманности (См. Крабовидная туманность)).

Лит.: Дайсон Ф., Тер Хаар Д., Нейтронные звёзды и пульсары, пер, с англ., М., 1973; Тейлер Р., Строение и эволюция звёзд, пер. с англ., М., 1973; Зельдович Я. Б., Новиков И. Д., Теория тяготения и эволюция звёзд, М., 1971.

В. С. Имшенник.