Нейтронная звезда весьма занимательный объект. Чтобы узнать из чего она состоит надо проследить историю ее образовании.
Нормальная материя
Представьте себе любую материю – камень, воздух, воду, домашние тапочки, кусок колбасы и так далее. Атомы в материи будут располагаться по-разному, в зависимости от ее состояния.
В газе, например, атомы находятся довольно далеко друг от друга и слабо удерживаются вместе, поэтому газы такие воздушные и легкие. В жидкостях атомы находятся ближе и удерживаются сильнее, поэтому жидкости намного гуще и плотнее.
К примеру, газы легко меняют свою форму и объем, практически без усилий. Жидкости без усилий меняют только форму, но не объем. Попробуйте сжать пакет с водой, и вы поймете, о чем идет речь.
И наконец, твердые тела. В твердом состоянии атомы расположены очень близко друг к другу и держатся вместе. Поэтому твердые тела обычно прочные. Прочность зависит от связей между атомами и молекулами внутри твердого тела. Нельзя изменить форму или объем твердого тела не применив достаточно силы.
Материя под экстремальным давлением
Когда мы пытаемся сжать твердые тела, мы буквально сжимаем пространство между атомами. Они, естественно, сопротивляются, так как связи в твердых телах действительно прочные и не хотят куда-либо двигаться или уменьшаться. Тем не менее, всегда можно преодолеть это сопротивление с помощью некоторой силы. Например, с помощью гравитации.
В нейтронных звездах атомы находятся очень близко к друг другу, а материя настолько сжата, что орбиты электронов почти соприкасаются с ядрами.
Сверхновая
Внутри массивной звезды, которая становится сверхновой, ядро испытывает колоссальное давление. Оно настолько сильное, что электронные орбиты внутри атомов сужаются и электроны все ближе и ближе подбираются к ядру. А учитывая, что атом на 99% пуст, то сжиматься он может существенно.
Представьте себе стадион. Это атом. В центре поля лежит футбольный мяч – это ядро атома. Трибуны стадиона выступают как орбиты электронов, которые настолько малы, что их даже не видно в этом масштабе. И когда мы сжимаем такой стадион трибуны все ближе и ближе приближаются к футбольному мячу.
Нейтронные звезды
Когда орбита электрона сжимается, она в конечном итоге соприкасается с ядром атома.
А что такое ядро?
Ядро атома – это клубок нейтронов и протонов с нейтральными и положительными зарядами соответственно. Электроны ,к примеру, всегда имеют только отрицательный заряд.
И когда сумасшедшая гравитация звезды сужает орбиты своих электронов она заставляет их контактировать с протонами. В этот момент их заряды уравновешиваются, и они превращаются в нейтрон. И так происходит со всеми атомами в ядре звезды. В результате образуется шар из чрезвычайно плотных нейтронов.
Нейтронная звезда – это и есть шар из нейтронов, внутри которых отсутствует пустое пространство. Они невероятно плотные и тяжелые. Один кубометр такого вещества может весить десятки и сотни триллионов тонн.
Как выглядит поверхность нейтронной звезды?
Нейтронные звезды невероятно гладкие. Это одни из самых гладких объектов с физической поверхностью во Вселенной. Любое возмущение на поверхности нейтронной звезды сглаживается силой поверхностного тяготения.
Если уронить монету на поверхность нейтронной звезды, содержащиеся в монете металлы быстро растекутся по поверхности тонким металлическим слоем. И хотя у таких звезд присутствует атмосфера, ее высота не превышает 1 сантиметра, для относительно «холодных» нейтронных звезд ( <10^6 градусов Кельвина).
