Stelele neutron – ce sunt și care sunt caracteristicile lor?

Sub efectul colapsului gravitațional al unui miez mai greu decât 1.4 x masa Soarelui, materia este forțată să intre într-o stare de degradare. electronii nu mai pot să rămână pe orbite în jurul nucleilor (ar trebui să călătorească cu o viteză mai mare decât cea a luminii pentru a se supune principiului excluziunii lui Pauli) și sunt forțați să penetreze nucleul atomic. Astfel, ei fuzionează cu protonii și formează neutronii.

Principiul lui Pauli, spune că doi neutroni care au aceeași stare nu se pot afla în același loc. Acest principiu crează o presiune degenerativă care luptă contra gravitației, iar astfel permite stelei (ce a mai rămas din ea) să obțină un stadiu de echilibru. Rezultatul acestui proces este ceea ce numit stea neutron, al cărei diametru este cuprins între 10 și 20 de km și cântărește cam cât Soarele nostru.

Suprafața ei este asemănătoare unei mingi dure dar netedă, cel mai înalt munte are maxim 1 micrometru. Pe suprafața unei stele neutron se găsește în mare parte doar fier.  Într-o stea albă pitică (white dwarf) avem de-a face cu materie compusă din electroni aflați în aceeași stare de degenerare. Acolo este vorba despre materie degenerativă baryon. Densitatea acestei materii este mai mare, un cub de zahăr din această materie cântărește 400 de miliarde de tone.

Transformarea atomilor din steaua inițială în neutroni eliberează cantități foarte mari de energie. Această energie este radiată în mare parte din neutrini, într-un interval de timp cuprins între câteva zecimi de secundă și câteva secunde. Luminozitatea acestor neutrini este de 100 de ori mai mare decât ceea ce se poate observa cu ochiul liber. Interacțiunea dintre neutrini și materie este foarte slabă, astfel încât aceștia pot să iasă din miezul stelei care stă să se prăbușească, în timp ce fotonilor le-ar lua ore sau chiar zile să iasă la suprafață. Privind acești neutrini, putem să ne dăm seama de stadiul miezului aflat în colaps. După ce explodează supernova, apare o stea neutron cu o temperatură de peste 1000 de miliarde de grade. La naștere, steaua neutron recuperează rotația stelei precedente, dar și înclinația.

Se va roti la viteze foarte mari, de exemplu pulsarul The Crab se rotește de 30 de ori pe secundă. Până curând, credeam că stelele neutron încep să se rotească la viteze foarte mari apoi, cu timpul, încetinesc. Teoria este valabilă pentru sistemele solare cu o singură stea, dar se pare că în sistemele binare, unde steaua neutron are companie o altă stea de dimensiuni mai mici, forțele magnetice amplifică mișcarea de rotație, nici vorbă despre încetinire. Haideți să trecem în revistă tipurile de stele neutron.

Tipuri de stele neutron

Pulsarul – câmpurile magnetice și electrice care înconjoară steaua vor genera o mică rază de lumină vizibilă pe frecvențele undelor radio. Ceva asemănătoru farului de pe țărmul oceanului. Unele pulsare se rotesc de câteva sute de ori pe secundă. Această rotație este foarte precisă, poate fi folosită drept ceas atomic. În particular, sistemul cunoscut drept PSR 1913+16 are în componență doi pulsari și a permis cercetătorilor să măsoare mici efecte ale undelor gravitaționale, prezise de teoria generală a relativității.

Magnetarul – steaua neutron are un câmp magnetic foarte mare, legat de suprafață. Acest câmp se trage din câmpul stelei inițiale dar este comprimat de prăbușirea supernovei. Acest câmp este 10 la puterea 12 Gauss, de 1 trilion de ori mai puternic decât câmpul magnetic al Terrei. Miezul unei stele electron este conductor electric pentru că are în componență o urmă de electroni liberi și protoni.

Din moment ce steaua se naște rotindu-se la viteze foarte mari (200 rotații/secundă), interiorul lichid, miezul începe să se comporte ca un dinam în primele 20 de secunde. Este suficient pentru a mărâ câmpul magnetic de sute sau de chiar mii de ori (8×10 la puterea 14 Gauss). Această stea se numește magnetar (contracția unei stele magnetice). După 10.000 de ani, sursa energiei magnetice din aceste stele începe să se epuizeze iar magnetarul începe să devină invizibil. Se estimează că din totalul de stele neutron existente, 10% se transformă în magnetar.

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.