Neutroncsillag

Az RX J185635-3754 neutroncsillag, az első, melyet a látható fény tartományában is sikerült megörökíteni. A Hubble űrtávcső felvétele.

A neutroncsillagok nagy mennyiségű szabad neutront tartalmazó maradványcsillagok.

Nagy sűrűségeknél a csillagok belsejében az atommagok befogják a szabad elektronokat, ezáltal neutronban gazdagabb atommagok keletkeznek. A 12≤A≤56 atommagok esetében ez a folyamat a 10¹¹≤ρ≤10¹⁴ g/m³ sűrűségtartományban zajlik. Ahogy az atommagokban egyre több neutron keletkezik, ezek kötési energiája negatív lesz, így ρ>~10¹⁵ kg/m³ sűrűségnél a fehér törpéket alkotó atommagok és szabad elektronok helyett kevés magot, elektront, és nagy mennyiségű szabad neutront tartalmazó degenerált gáz jön létre. Ezért a 10¹⁶ – 10¹⁸ kg/m³ sűrűséggel rendelkező kompakt objektumot neutroncsillagnak nevezzük. Egy ilyen objektumot gyakorlatilag úgy tekinthetünk, mint amit kizárólag neutronok alkotnak. Ez a konfiguráció egy hatalmas atommaghoz hasonlítható, melynek tömegszáma A~10⁵⁷ és a Z/A~10^-2. A gravitációs nyomást a neutronok rövid hatósugarú nukleáris taszítóereje egyenlíti ki. Egy a mi Napunkéval megegyező tömeggel rendelkező neutroncsillag átmérője kb. 10 km, ezért optikai távcsövekkel lehetetlen megfigyelni.

Vannak neutroncsillagok, melyek periodikus rádióimpulzusokat bocsátanak ki. Ezeket pulzároknak nevezzük. A szokásosnál erősebb mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok a magnetárok.

Az eddig ismert legnagyobb sebességgel mozgó csillag az RX J0822-4300 jelű neutroncsillag, amely a Chandra röntgenműhold felvételei alapján végzett számítások szerint egy szupernóva-robbanás-tól hajtva óránként 5,5 millió kilométeres sebességgel halad.

A neutroncsillagok tulajdonságai

Egy tipikus neutroncsillag felszínén tapasztalható gravitációs mező megközelítően 2x10¹¹-szer erősebb, mint a Föld felszínén. Ennek megfelelően a szökési sebesség elérheti a 100 000 km/s értéket, azaz a fénysebesség egyharmadát. A mező ereje gravitációs lencsehatást okoz, mely a csillag saját fényét is eltéríti. Ez azt a hatást okozza, hogy a csillag felszínének több mint a fele látható, bármely irányból is figyeljük meg azt.

Kezdetben a csillag belsejében 100 milliárd K hőmérséklet uralkodik, de a neutrínók keletkezése és kisugárzása egy év alatt 1 milliárd kelvinre csökkenti a mag hőmérsékletét.

Az előd csillag magja a szupernóvarobbanás során összeroppan, mérete jelentősen csökken, és ennek következtében forgása a piruett hatás miatt felgyorsul. Az eddig mért leggyorsabb forgást 716 Hz frekvenciával a PSR J1748-2446ad elnevezésű neutroncsillagnál mérték. A stabilitási határt a centrifugális erő határozza meg, ez megközelítőleg 1000 Hz frekvenciánál van.

Belső felépítés

Egy átlagos, 1,5 naptömegű, 20 km átmérőjű neutroncsillag héjas szerkezetű. A felszínén a szabad neutronok instabilak lennének, így itt csak elektronok és vasatommagok találhatók, mely utóbbiak kristályszerkezetet alkotnak. A rendkívül erős gravitáció miatt itt legfeljebb néhány milliméter magas kiemelkedések maradhatnak fenn. A forró plazmából álló légkör legfeljebb egy méter vastag lehet.

Megközelítőleg 10 méter mélység után elegendő a gravitáció ahhoz, hogy a szabad neutronok is stabilakká váljanak. Innentől kezdődik az 1-2 km vastag belső kéreg, ahol a kristályos atommagok szabad elektronokkal és a neutronok keverednek. A mélység növekedésével a vastartalom egyre csökken, míg a neutronok aránya ennek megfelelően nő.

Külső hivatkozások

Magyar oldalak

• Forró foltok a neutroncsillagokon (2005. május 28.)
• Dávid Gyula: Pislákoló csillagroncsok - fehér törpék, neutroncsillagok, fekete lyukak (audio), (video) – Előadás a Polaris csillagvizsgálóban, 2006. december 20.