Neutronitähdet ovat jättiläketähteiden jäänteitä, jotka kuolivat tulisessa räjähdyksessä, joka tunnetaan supernoovana. Tällaisen puhkeamisen jälkeen näiden entisten tähtien ytimet tiivistyvät erittäin tiiviinä esineeksi auringon massan ollessa pakattu kaupungin kokoiseen palloon.
Kuinka neutronitähdet muodostuvat?
Tavalliset tähdet ylläpitävät pallomaisen muodonsa, koska niiden jättiläismassan nostovoima yrittää vetää kaasuaan kohti keskipistettä, mutta sitä tasapainottaa ytimessä tapahtuvan ydinfuusion aiheuttama energia, joka NASA: n mukaan osoittaa ulkoista painetta. Elämänsä lopussa tähdet, jotka ovat välillä neljä ja kahdeksan kertaa auringon massa, palavat käytettävissä olevan polttoaineensa kautta ja niiden sisäiset fuusioreaktiot lakkaavat. Tähtien ulkokerrokset romahtavat nopeasti sisäänpäin, poistuen paksusta ytimestä ja räjähtävät sitten taas väkivaltaisena supernoovana.
Mutta tiheä ydin romahtaa edelleen, tuottaen paineita, jotka ovat niin korkeat, että protonit ja elektronit puristuvat yhteen neutroneiksi, samoin kuin kevyisiin hiukkasiin, nimeltään neutriinoiksi, jotka pakenevat kaukaiseen universumiin. Lopputuloksena on tähti, jonka massa on 90% neutroneja, joita ei voida puristaa tiukummin, ja siksi neutronitähti ei pysty hajoamaan enää.
Neutronitähteen ominaisuudet
Tähtitieteilijät teorioivat ensimmäisen kerran näiden outojen tähtien kokonaisuuksista 1930-luvulla, pian sen jälkeen, kun neutroni oli löydetty. Mutta vasta vuonna 1967 tutkijoilla oli hyviä todisteita neutronitähteistä todellisuudessa. Jatko-opiskelija, nimeltään Jocelyn Bell, Cambridgen yliopistosta Englannissa, huomasi omituisia pulsseja radioteleskooppiinsa saapuessaan niin säännöllisesti, että aluksi hän ajatteli, että ne voisivat olla signaali vieraasta sivilisaatiosta, Yhdysvaltain fyysisen seuran mukaan. Kuviot osoittautuivat olematta E.T. vaan pikemminkin pyörivien neutronitähtien lähettämä säteily.
Supernoova, joka aiheuttaa neutronitähden, antaa paljon energiaa kompaktille esineelle aiheuttaen sen pyörimisen akselillaan välillä 0,1 - 60 kertaa sekunnissa ja jopa 700 kertaa sekunnissa. Näiden kokonaisuuksien valtavat magneettikentät tuottavat suuritehoisia säteilykolonneja, jotka voivat siirtyä Maan ohitse kuin majakkapalkit, jolloin syntyy niin kutsuttu pulsaari.
Neutronitähtien ominaisuudet ovat täysin pois tästä maailmasta - yksi teelusikallinen neutronitähtimateriaalia painaa miljardia tonnia. Jos joudut jotenkin seisomaan heidän pinnallaan kuolematta, koet painovoiman, joka on 2 miljardia kertaa voimakkaampi kuin mitä tunnet maan päällä.
Tavallisen neutronitähteen magneettikenttä voi olla biljoonia kertaa voimakkaampi kuin Maan. Mutta joillakin neutronitähteillä on vielä äärimmäiset magneettikentät, tuhat tai enemmän kuin keskimääräinen neutronitähti. Tämä luo kohteen, jota kutsutaan magnetariksi.
Magneetin pinnalla olevat starquakes - vastaavat maankuoren liikkeitä, jotka aiheuttavat maanjäristyksiä - voivat vapauttaa valtavia määriä energiaa. Yhdessä sekunnin kymmenesosassa magneetti saattaa tuottaa enemmän energiaa kuin aurinko on päästänyt viimeisen 100 000 vuoden aikana, NASA: n mukaan.
Neutronitähtien tutkimus
Tutkijat ovat harkineet neutronitähtien vakaiden kellojen kaltaisten pulssien käyttöä avaruusaluksen navigoinnissa, kuten GPS-keilat auttavat ohjaamaan ihmisiä maan päällä. Kansainvälisellä avaruusasemalla suoritettu kokeilu, nimeltään Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT), pystyi käyttämään pulssarien signaalia laskemaan ISS: n sijainnin 16 mailin etäisyydelle.
Mutta neutronitähteistä on vielä paljon ymmärrettävää. Esimerkiksi vuonna 2019 tähtitieteilijät havaitsivat kaikkien aikojen massiivisimman neutronitähteen nähden - noin 2,14-kertaisesti aurinkoomme massa pakattiin palloon, jonka todennäköisyys on noin 20 km (20 km). Tässä koossa esine on vain siinä rajoissa, missä sen olisi pitänyt romahtaa mustaan reikään, joten tutkijat tutkivat sitä tarkkaan ymmärtääksesi paremmin outoa fysiikkaa, joka mahdollisesti työskentelee työssä pitäen sitä pystyssä.
Tutkijat saavat myös uusia työkaluja neutronitähtien dynamiikan tutkimiseksi paremmin. Laserinterferometrin gravitaatioaalto-observatorion (LIGO) avulla fyysikot ovat pystyneet tarkkailemaan painovoima-aaltoja, joita säteilee, kun kaksi neutronitähteä kiertävät toisiaan ja törmäävät sitten. Nämä voimakkaat sulautumat saattavat olla vastuussa monien maan päällä olevien jalometallien, mukaan lukien platina ja kulta, sekä radioaktiivisten elementtien, kuten uraanin, valmistuksesta.
