Почему нейтронные звезды называют пульсарами. Нейтронная звезда
В центре галактики М82 можно увидеть пульсар (розовый)
Изучите пульсары и нейтронные звезды Вселенной: описание и характеристика с фото и видео, строение, вращение, плотность, состав, масса, температура, поиск.
Пульсары
Пульсары представляют собою сферические компактные объекты, размеры которых не выходят за границу большого города. Удивительно то, что при таком объеме они по массивности превосходят солнечную. Их используют для исследования экстремальных состояний материи, обнаружения планет за пределами нашей системы и измерения космических дистанций. Кроме того, они помогли найти гравитационные волны, указывающие на энергетические события, вроде столкновений сверхмассивных . Впервые обнаружены в 1967 году.
Что такое пульсар?
Если высматривать на небе пульсар, то кажется обычной мерцающей звездой, следующей по определенному ритму. На самом деле, их свет не мерцает и не пульсирует, и они не выступают звездами.
Пульсар вырабатывает два стойких узких световых луча в противоположных направлениях. Эффект мерцания создается из-за того, что они вращаются (принцип маяка). В этот момент луч попадает на Землю, а затем снова поворачивается. Почему это происходит? Дело в том, что световой луч пульсара обычно не совмещается с его осью вращения.
Если мигание создается вращением, то скорость импульсов отображает ту, с которой вращается пульсар. Всего было найдено 2000 пульсаров, большая часть их которых делает один оборот в секунду. Но есть примерно 200 объектов, умудряющихся за то же время совершать по сотне оборотов. Наиболее быстрые называют миллисекундными, потому что их количество оборотов за секунду приравнивается к 700.
Пульсары нельзя считать звездами, по крайней мере «живыми». Это скорее нейтронные звезды, формирующиеся после того, как у массивной звезды заканчивается топливо, и она разрушается. В результате создается сильный взрыв – сверхновая, а оставшийся плотный материал трансформируется в нейтронную звезду.
Диаметр пульсаров во Вселенной достигает 20-24 км, а по массе вдвое больше солнечной. Чтобы вы понимали, кусочек такого объекта размером с сахарный куб будет весить 1 миллиард тонн. То есть, у вас в руке помещается нечто весом с Эверест! Правда есть еще более плотный объект – черная дыра. Наиболее массивная достигает 2.04 солнечной массы.
Пульсары обладают сильным магнитным полем, которое от 100 миллионов до 1 квадриллиона раз сильнее земного. Чтобы нейтронная звезда начала излучать свет подобный пульсару, она должна обладать правильным соотношением напряженности магнитного поля и частоты вращения. Случается так, что луч радиоволн может не пройти через поле зрения наземного телескопа и остаться невидимым.
Радиопульсары
Астрофизик Антон Бирюков о физике нейтронных звезд, замедлении вращения и открытии гравитационных волн:
Почему пульсары вращаются?
Медлительность для пульсара – одно вращение в секунду. Наиболее быстрые разгоняются до сотен оборотов в секунду и называются миллисекундными. Процесс вращения происходит, потому что звезды, из которых они образовались, также вращались. Но, чтобы добраться до такой скорости, нужен дополнительный источник.
Исследователи полагают, что миллисекундные пульсары сформировались при помощи воровства энергии у соседа. Можно заметить наличие чужого вещества, которое увеличивает скорость вращения. И это не очень хорошо для пострадавшего компаньона, который однажды может полностью поглотиться пульсаром. Такие системы называют черными вдовами (в честь опасного вида паука).
Пульсары способны излучать свет в нескольких длинах волн (от радио до гамма-лучей). Но как они это делают? Ученые пока не могут найти точного ответа. Полагают, что за каждую длину волн отвечает отдельный механизм. Маякоподобные лучи состоят из радиоволн. Они отличаются яркостью и узостью и напоминают когерентный свет, где частицы формируют сфокусированный луч.
Чем быстрее вращение, тем слабее магнитное поле. Но скорости вращения достаточно, чтобы они излучали такие же яркие лучи, как и медленные.
Во время вращения, магнитное поле создает электрическое, которое способно привести заряженные частицы в подвижное состояние (электрический ток). Участок над поверхностью, где доминирует магнитное поле, называют магнитосферой. Здесь заряженные частицы ускоряются до невероятно высоких скоростей из-за сильного электрического поля. При каждом ускорении они излучают свет. Он отображается в оптическом и рентгеновском диапазоне.
А что с гамма-лучами? Исследования говорят о том, что их источник нужно искать в другом месте возле пульсара. И они будут напоминать веер.
Поиск пульсаров
Главным методом для поиска пульсаров в космосе остаются радиотелескопы. Они небольшие и слабые по сравнению с другими объектами, поэтому приходится сканировать все небо и постепенно в объектив попадают эти объекты. Большая часть была найдена при помощи Обсерватории Паркса в Австралии. Много новых данных можно будет получить с Антенной решетки в квадрантный километр (SKA), стартующий в 2018 году.
В 2008 году запустили телескоп GLAST, который нашел 2050 гамма-излучающих пульсаров, среди которых 93 были миллисекундными. Этот телескоп невероятно полезен, так как сканирует все небо, в то время как другие выделяют лишь небольшие участки вдоль плоскости .
Поиск различных длин волн может сталкиваться с проблемами. Дело в том, что радиоволны невероятно мощные, но могут просто не попадать в объектив телескопа. А вот гамма-излучения распространяются по больше части неба, но уступают по яркости.
Сейчас ученые знают о существовании 2300 пульсаров, найденных по радиоволнам и 160 через гамма-лучи. Есть также 240 миллисекундных пульсаров, из которых 60 производят гамма-излучение.
Использование пульсаров
Пульсары – не просто удивительные космические объекты, но и полезные инструменты. Испускаемый свет может многое поведать о внутренних процессах. То есть, исследователи способны разобраться в физике нейтронных звезд. В этих объектах настолько высокое давление, что поведение материи отличается от привычного. Странное наполнение нейтронных звезд называют «ядерной пастой».
Пульсары приносят много пользы благодаря точности импульсов. Ученые знают конкретные объекты и воспринимают их как космические часы. Именно так начали появляться догадки о наличии других планет. Фактически, первая найденная экзопланета вращалась вокруг пульсара.
Не забывайте, что пульсары во время «мигания» продолжают двигаться, а значит, можно с их помощью измерять космические дистанции. Они также участвовали в проверке теории относительности Эйнштейна, вроде моментов с силой тяжести. Но регулярность пульсации может нарушаться гравитационными волнами. Это заметили в феврале 2016 года.
Кладбища пульсаров
Постепенно все пульсары замедляются. Излучение питается от магнитного поля, создаваемого вращением. В итоге, он также теряет свою мощность и прекращает посылать лучи. Ученые вывели специальную черту, где еще можно обнаружить гамма-лучи перед радиоволнами. Как только пульсар опускается ниже, его списывают в кладбище пульсаров.
Если пульсар сформировался из остатков сверхновой, то обладает огромным энергетическим запасом и быстрой скоростью вращения. Среди примеров можно вспомнить молодой объект PSR B0531+21. В такой фазе он может пробыть несколько сотен тысяч лет, после чего начнет терять скорость. Пульсары среднего возраста составляют большую часть населения и производят только радиоволны.
Однако, пульсар может продлить себе жизнь, если рядом есть спутник. Тогда он будет вытягивать его материал и увеличивать скорость вращения. Такие изменения могут произойти в любое время, поэтому пульсар способен возрождаться. Подобный контакт называют маломассивной рентгеновской двойной системой. Наиболее старые пульсары – миллисекундные. Некоторые достигают возраста в миллиарды лет.
Нейтронные звезды
Нейтронные звезды – довольно загадочные объекты, превышающие солнечную массу в 1.4 раза. Они рождаются после взрыва более крупных звезд. Давайте узнаем эти формирования поближе.
Когда взрывается звезда, массивнее Солнца в 4-8 раз, остается ядро с большой плотностью, продолжающее разрушаться. Гравитация так сильно давит на материал, что заставляет протоны и электроны сливаться, чтобы предстать в виде нейтронов. Так и рождается нейтронная звезда высокой плотности.
Эти массивные объекты способны достигать в диаметре всего 20 км. Чтобы вы осознали плотность, всего одна ложечка материала нейтронной звезды будет весить миллиард тонн. Гравитация на таком объекте в 2 миллиарда раз сильнее земной, а мощности хватает для гравитационного линзирования, позволяющего ученым рассмотреть заднюю часть звезды.
Толчок от взрыва оставляет импульс, который заставляет нейтронную звезду вращаться, достигая нескольких оборотов в секунду. Хотя они могут разгоняться до 43000 раз в минуту.
Пограничные слои вблизи компактных объектов
Астрофизик Валерий Сулейманов о возникновении аккреционных дисков, звездном ветре и веществе вокруг нейтронных звезд:
Недра нейтронных звезд
Астрофизик Сергей Попов об экстремальных состояниях вещества, составе нейтронных звезд и способах изучения недр:
Когда нейтронная звезда выступает частью двойной системы, где взорвалась сверхновая, картина выглядит еще более впечатляющей. Если вторая звезда уступала по массивности Солнцу, то тянет массу компаньона в «лепесток Роша». Это шарообразное облако материла, совершающее обороты вокруг нейтронной звезды. Если же спутник был больше солнечной массы в 10 раз, то передача массы также настраивается, но не такая устойчивая. Материал течет вдоль магнитных полюсов, нагревается и создаются рентгеновские пульсации.
К 2010 году было найдено 1800 пульсаров при помощи радиообнаружения и 70 через гамма-лучи. У некоторых экземпляров даже замечали планеты.
Типы нейтронных звезд
У некоторых представителей нейтронных звезд струи материала текут практически со скоростью света. Когда они пролетают мимо нас, то вспыхивают как свет маяка. Из-за этого их прозвали пульсарами.
Когда рентгеновские пульсары отбирают материал у более массивных соседей, то он контактирует с магнитным полем и создает мощные лучи, наблюдаемые в радио, рентгеновском, гамма и оптическом спектре. Так как источник располагается в компаньоне, то их именуют пульсарами с аккрецией.
Вращающиеся пульсары в небе подчиняются вращению звезд, потому что высокоэнергетические электроны взаимодействуют с магнитным полем пульсара над полюсами. Так как вещество внутри магнитосферы пульсара ускоряется, это заставляет его вырабатывать гамма-лучи. Отдача энергии замедляет вращение.
Факты известные и не очень, о планетах, о структуре пространства, о человеческом теле и дальнем космосе. Каждый факт сопровождается большой и красочной иллюстрацией.
1. Масса Солнца составляет 99.86% от массы всей Солнечной системы, оставшиеся 0.14% приходятся на планеты и астероиды.
2. Магнитное поле Юпитера настолько мощное, что ежедневно обогащает магнитное поле нашей планеты миллиардами Ватт.
3. Самый крупным бассейн Солнечной системы, образовавшийся в результате столкновения с космическим объектом, находится на Меркурии. Это «Калорис» (Caloris Basin), диаметр которого составляет 1,550 км. Столкновение было настолько сильным, что ударная волна прошла по всей планете, кардинально изменив ее внешний облик.
4. Солнечное вещество размером с булавочную головку, помещенное в атмосферу нашей планеты, начнет с невероятной скоростью поглощать кислород и за доли секунд уничтожит все живое в радиусе 160 километров.
5. 1 плутонианский год длится 248 земных лет. Это означат, что в то время как Плутон делает всего один полный оборот вокруг Солнца, Земля успевает сделать 248.
6. Еще более интересно обстоят дела с Венерой, 1 день на которой длится 243 земных суток, а год всего 225.
7. Марсианский вулкан «Олимп» (Olympus Mons) является крупнейшим в Солнечной системе. Его протяженность более 600 км, а высота 27 км, в то время как высота самой высокой точки на нашей планете, пика горы Эверест, достигает всего 8,5 км.
8. Взрыв (вспышка) сверхновой звезды сопровождается выделением гигантского количества энергии. В первые 10 секунд взорвавшаяся сверхновая производит больше энергии, чем Солнце за 10 миллиардов лет, и за короткий период времени вырабатывает больше энергии, чем все объекты в галактике вместе взятые (исключая другие вспыхнувшие сверхновые звезды). Яркость таких звезд с легкостью затмевает светимость галактик, в которых они вспыхнули.
9. Крошечные нейтронные звезды, чей диаметр не превышает и 10 км, весят как Солнце (вспомним факт №1). Сила тяжести на этих астрономических объектах чрезвычайно высока и если, гипотетически, на ней высадится астронавт, то вес его тела увеличится приблизительно на один миллион тонн.
10. 5 февраля 1843 года астрономы обнаружили комету, которой дали имя «Великая» (она же мартовская комета, C/1843 D1 и 1843 I). Пролетая рядом с Землей в марте того же года, она ‘расчертила’ небо надвое своим хвостом, длина которого достигала 800 млн. километров. Тянущийся за «Великой Кометой» хвост земляне наблюдали более месяца, пока, 19 апреля 1983 года, он полностью не исчез с небосвода.
11. Согревающая нас сейчас энергия солнечных лучей зародилась в ядре Солнца более 30 миллионов лет назад - большая часть этого времени потребовалась ей на преодоление плотной оболочки небесного светила и всего 8 минут на то, чтобы достичь поверхности нашей планеты.
12. Большинство тяжелых элементов, содержащихся в вашем организме (таких как кальций, железо и углерод), являются побочными продуктами взрыва группы сверхновых звезд, положившего начало формированию Солнечной системы.
13. Исследователи из Гарвардского университета установили, что 0,67 % всех горных пород на Земле имеют марсианское происхождение.
14. Плотность 5,6846×1026-килограммового Сатурна настолько мала, что если бы нам удалось поместить его в воду, он бы плавал на самой поверхности.
15. На спутнике Сатурна, Ио, зафиксировано ~400 действующих вулканов. Скорость выбросов серы и диоксида серы при извержении может превышать 1 км/с, а высота потоков достигать 500-километровой отметки.
16. Вопреки распространенному мнению, космос – это не полный вакуум, но достаточно близок к нему, т.к. на 88 галлонов космической материи приходится, по крайней мере, 1 атом (а как мы знаем, в вакууме нет ни атомов, ни молекул).
17. Венера, это единственная планета Солнечной системы, которая обращается против часовой стрелки. Этому существует несколько теоретических обоснований. Некоторые астрономы уверены, что такая участь постигает все планеты с плотной атмосферой, которая сначала замедляет, а затем закручивает небесное тело в обратную от первоначального обращения сторону, другие же предполагают, что причиной послужило падение на поверхность Венеры группы крупных астероидов.
18. С начала 1957 года (год запуска первого искусственного спутника «Спутник-1») человечество успело в прямом смысле слова засеять орбиту нашей планеты разнообразными спутниками, однако лишь одному из них посчастливилось повторить ‘судьбу Титаника’. В 1993 году спутник «Олимп» (Olympus), принадлежащий Европейскому Космическому Агентству (European Space Agency), был уничтожен в результате столкновения с астероидом.
19. Самым крупным упавшим на Землю метеоритом считается 2,7 метровый «Гоба» (Hoba), обнаруженный в Намибии. Метеорит весит 60 тонн и на 86% состоит из железа, что делает его самым крупным куском железа природного происхождения на Земле.
20. Крошечный Плутон считается самой холодной планетой (планетоид) Солнечной системы. Его поверхность покрывает толстая корка льда, а температура опускается до – 200 0С. Лед на Плутоне имеет совершенно иную структуру, чем на Земле и в несколько раз прочнее стали.
21. Официальная научная теория гласит, что человек сможет выжить в открытом космосе без скафандра в течение 90 секунд, если немедленно выдохнет весь воздух из легких. Если в легких останется незначительное количество газов, то они начнут расширяться с последующим образованием пузырьков воздуха, которые при попадании в кровь приведут к эмболии и неминуемой смерти. Если же легкие будут заполнены газами, то их просто разорвет. Через 10-15 секунд пребывания в открытом космосе вода, находящаяся в человеческом теле, превратится в пар, а влага во рту и на глазах начнет закипать. В результате этого мягкие ткани и мышцы опухнут, что приведет к полному обездвиживанию. Далее последует потеря зрения, оледенение полости носа и гортани, посинение кожи, которая в придачу пострадает от сильнейших солнечных ожогов. Самое интересное, что последующие 90 секунд еще будет жить мозг и биться сердце. В теории, если в течение первых 90 секунд отмучавшегося в открытом космосе космонавта-неудачника поместить в барокамеру, то он отделается лишь поверхностными повреждениями и легким испугом.
22. Вес нашей планеты – это величина непостоянная. Ученые выяснили, что каждый год Земля поправляется на ~40 160 тонн и сбрасывает ~96 600 тонн, теряя таким образом 56 440 тонн.
23. Земная сила тяжести сжимает человеческий позвоночник, поэтому, когда астронавт попадает в космос, он подрастает приблизительно на 5,08 см. В то же самое время, его сердце сжимается, уменьшаясь в объеме, и начинает качать меньше крови. Это ответная реакция тела на увеличение объема крови, для нормальной циркуляции которой требуется меньше давления.
24. В космосе плотно сжатые металлические детали самопроизвольно свариваются. Это происходит в результате отсутствия на их поверхностях окислов, обогащение которыми происходит только в кислородосодержащей среде (наглядным примером такой среды может служить земная атмосфера). По этой причине специалисты НАСА Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration) - агентство, принадлежащее федеральному правительству США, подчиняющееся непосредственно вице-президенту США и финансируемое на 100 % из государственного бюджета, ответственное за гражданскую космическую программу страны. Все изображения и видеоматериалы, получаемые НАСА и подразделениями, в том числе с помощью многочисленных телескопов и интерферометров, публикуются как общественное достояние и могут свободно копироваться. обрабатывают все металлические детали космических аппаратов окислительными материалами.
25. Между планетой и ее спутником возникает эффект приливного ускорения, который характеризуется замедлением вращения планеты вокруг собственной оси и изменением орбиты спутника. Так, каждое столетие вращение Земли замедляется на 0.002 секунды, в результате чего продолжительность суток на планете увеличивается на ~15 микросекунд в год, а Луна ежегодно удаляется от нас на 3.8 сантиметров.
26. ‘Космическая юла’ под названием нейтронная звезда – это самый быстро крутящийся объект во Вселенной, который делает вокруг своей оси до 500 тысяч оборотов в секунду. Помимо этого эти космические тела настолько плотные, что одна столовая ложка составляющего их вещества будет весить ~10 млрд. тонн.
27. Звезда Бетельгейзе находится от Земли на расстоянии 640 световых лет и является ближайшим к нашей планетарной системе кандидатом на звание сверхновой. Она настолько крупная, что если поместить ее на место Солнца, то она заполнит собой диаметр орбиты Сатурна. Эта звезда уже набрала достаточную для взрыва массу 20 Солнц и, по мнению некоторых ученых, должна взорваться в ближайшие 2-3 тысячи лет. На пике своего взрыва, который продлится не менее двух месяцев, светимость Бетельгейзе будет в 1 050 раз превышать солнечную, благодаря чему наблюдать за ее гибелью можно будет с Земли даже невооруженным взглядом.
28. Ближайшая к нам галактика, Андромеда, находится на расстоянии 2,52 млн. лет. Млечный путь и Андромеда движутся навстречу друг другу на огромных скоростях (скорость Андромеды составляет 300 км/с, а Млечного пути 552 км/с) и вероятнее всего столкнутся через 2,5-3 млрд. лет.
29. В 2011 году астрономы обнаружили планету, состоящую на 92% из сверхплотного кристаллического углерода - алмаза. Драгоценное небесное тело, которое в 5 раз крупнее нашей планеты и тяжелее Юпитера, находится в созвездии Змеи, на расстоянии 4 000 световых лет от Земли.
30. Главный претендент на звание обитаемой планеты вне солнечной системы, «Супер-Земля» GJ 667Cc, находится на расстоянии всего 22 световых лет от Земли. Однако путешествие до нее займет у нас 13 878 738 000 лет.
31. На орбите нашей планеты находится свалка из отходов развития космонавтики. Боле 370 000 объектов массой от нескольких грамм до 15 тон обращаются вокруг Земли со скоростью 9 834 м/c, сталкиваясь между собой и разлетаясь на тысячи более мелких частей.
32. Каждую секунду Солнце теряет ~1 миллион тонн вещества и становится легче на несколько миллиардов грамм. Причиной этому является истекающий с его кроны поток ионизированных частиц, который получил название «солнечный ветер».
33. С течением определенного времени планетарные системы становятся крайне нестабильными. Это происходит в результате ослабевания связей между планетами и звездами, вокруг которых они обращаются. В таких системах орбиты планет постоянно смещаются и могут даже пересекаться, что рано или поздно приведет к столкновению планет. Но если даже этого и не произойдет, то через несколько сотен, тысяч, миллионов или миллиардов лет планеты удалятся от своей звезды на такое расстояние, что ее гравитационное притяжение просто не сможет их удержать, и они отправятся в сводный полет по галактике.
34. Солнце составляет 99,8 процентов массы Солнечной системы.
Еще в 1932 году молодой советский физик-теоретик Лев Давидович Ландау (1908—1968) сделал вывод о существовании во Вселенной, сверхплотных нейтронных звезд. Представим себе, что звезда величиной с наше Солнце сжалась бы до размеров нескольких десятков километров, а ее вещество превратилось бы в нейтроны,— это и есть нейтронная звезда.
Как показывают теоретические расчеты, звезды с массой ядра, более чем в 1,2 раза превышающей солнечную массу, после исчерпания ядерного горючего взрываются и с огромной скоростью сбрасывают сбои наружные оболочки. А внутренние слои взорвавшейся звезды, которым уже не препятствует газовое давление, под действием сил тяготения обрушиваются к центру. За несколько секунд объем звезды уменьшается в 1015 раз! В результате чудовищного гравитационного сжатия происходит как бы вдавливание свободных электронов в ядра атомов. Они соединяются с протонами и, нейтрализуя их заряд, образуют нейтроны. Лишенные электрического заряда, нейтроны под нагрузкой вышележащих слоев начинают быстро сближаться. Но давление вырожденного нейтронного газа останавливает дальнейшее сжатие. Возникает нейтронная звезда, практически полностью состоящая из нейтронов. Ее размеры — около 20 км, а плотность в недрах достигает 1 млрд т/см3, то есть близка к плотности атомного ядра.
Итак, нейтронная звезда подобна гигантскому ядру атома, перенасыщенному нейтронами. Только в отличие от атомного ядра нейтроны удерживаются не внутриядерными силами, а гравитационными. Согласно расчетам, такая звезда быстро остывает, и уже через несколько тысяч лет, протекших после ее образования, температура ее поверхности должна понизиться до 1 млн К, что подтверждают также измерения, сделанные в космосе. Конечно, сама по себе эта температура еще очень высока (в 170 раз выше температуры поверхности Солнца), но поскольку нейтронная звезда сложена исключительно плотным веществом, то температура его плавления много больше 1 млн К. В результате поверхность нейтронных звезд должна быть... твердой! Такие звезды обладают хотя и раскаленной, но твердой корой, прочность которой во много раз превышает прочность стали.
Сила тяжести на поверхности нейтронной звезды настолько велика, что если бы человеку все же удалось достичь поверхности необычной звезды, то он был бы раздавлен ее чудовищным притяжением до толщины следа, который остается на конверте от почтового отправления.
Летом 1967 года аспирантка Кембриджского университета (Англия) Джоселина Белл приняла весьма странные радиосигналы. Они поступали короткими импульсами ровно через каждые 1,33730113 секунды. Исключительно высокая точность следования радиоимпульсов наводила на мысль: а не посылают ли эти сигналы представители разу мной цивилизации?
Однако в течение нескольких последующих лет на небе было обнаружено много подобных объектов с быстрым пульсирующим радиоизлучением. Они были названы пульсарами, то есть пульсирующими звездами.
Когда радиотелескопы были направлены на Крабовидную туманность, то в ее центре тоже обнаружили пульсар с периодом 0,033 секунды. С развитием внеатмосферных наблюдений было установлено, что он излучает и рентгеновские импульсы, причем рентгеновское излучение — основное и в согни раз сильнее всех других излучений.
Вскоре исследователи догадались, что причиной строгий периодичности пульсаров является быстрое вращение каких-то особых звезд. Но столь короткие периоды пульсаций, которые заключены в пределах от 1,6 миллисекунды до 5 секунд, можно объяснить быстрым вращением лишь очень малых и очень плотных звезд (большую звезду центробежные силы неизбежно разорвут!). А если так, то пульсары — это не что иное, как нейтронные звезды!
Но почему нейтронным звездам присуще столь быстрое вращение? Вспомним: экзотическая звезда рождается в результате сильного сжатия огромного светила. Поэтому в соответствии с заколом сохранения момента количества движения скорость вращения звезды должна резко увеличиться, а период вращения — сократиться. Кроме того, нейтронная звезда еще сильнейшим образом намагничена. Напряженность магнитного поля па се поверхности в триллион (1012) раз превосходит напряженность магнитного поля Земли! Мощное магнитное поле тоже результат сильного сжатия звезды — уменьшения ее поверхности и сгущения магнитных силовых линий. Однако истинным источником активности пульсаров (нейтронных звезд) служит не само магнитное поле, ci энергия вращения звезды. И теряя энергию на электромагнитное и корпускулярное излучение, пульсары постепенно замедляют свое вращение.
Если радиопульсары представляют собой одиночные нейтронные звезды, то рентгеновские пульсары — это компоненты двойных систем. Поскольку сила тяготения на поверхности нейтронной звезды в миллиарды рая болите, чем на Солнце, она «стягивает на себя» газ соседней (обычной) звезды. Частички газа с большой скоростью надают на нейтронную звезду, разогреваются при ударе о ее поверхность и испускают рентгеновские лучи. Нейтронная звезда может стать источником рентгеновского излучения и в том случае, если она «забредет» и облако межзвездного газа.
Из чего же складывается механизм пульсации нейтронной звезды? Не следует думать, что звезда просто пульсирует. Дело обстоит совсем иначе. Как уже говорилось, пульсар — это быстро вращающаяся нейтронная звезда. На ее поверхности, по-видимому, существует активная область в виде «горячего пятна», излучающего узкий, строго направленный пучок радиоволн. И в тот момент, когда тот пучок устремлен к земному наблюдателю, последний отметит импульс излучения. Иными словами, нейтронная звезда подобна радиомаяку, и период ее пульсации ранен периоду вращения этого «маяка». Исходя из такой модели, можно попять, почему в ряде случаен на месте вспышки сверхновой, где пульсар должен непременно находиться, он не был обнаружен. Наблюдаются лишь те пульсары, излучение которых удачно ориентировано по отношению к Земле.
О планетах, о структуре пространства, о человеческом теле и дальнем космосе. Каждый факт сопровождается большой и красочной иллюстрацией.
Масса Солнца составляет 99.86% от массы всей Солнечной системы, оставшиеся 0.14% приходятся на планеты и астероиды.
Магнитное поле Юпитера настолько мощное, что ежедневно обогащает магнитное поле нашей планеты миллиардами Ватт.
Самый крупный бассейн Солнечной системы, образовавшийся в результате столкновения с космическим объектом, находится на Меркурии. Это «Калорис» (Caloris Basin), диаметр которого составляет 1,550 км. Столкновение было настолько сильным, что ударная волна прошла по всей планете, кардинально изменив ее внешний облик.
Солнечное вещество размером с булавочную головку, помещенное в атмосферу нашей планеты, начнет с невероятной скоростью поглощать кислород и за доли секунд уничтожит все живое в радиусе 160 километров.
1 плутонический год длится 248 земных лет. Это означает, что в то время как Плутон делает всего один полный оборот вокруг Солнца, Земля успевает сделать 248.
Еще более интересно обстоят дела с Венерой, 1 день на которой длится 243 земных суток, а год всего 225.
Марсианский вулкан «Олимп» (Olympus Mons) является крупнейшим в Солнечной системе. Его протяженность более 600 км, а высота 27 км, в то время как высота самой высокой точки на нашей планете, пика горы Эверест, достигает всего 8,5 км.
Взрыв (вспышка) сверхновой звезды сопровождается выделением гигантского количества энергии. В первые 10 секунд взорвавшаяся сверхновая производит больше энергии, чем Солнце за 10 миллиардов лет, и за короткий период времени вырабатывает больше энергии, чем все объекты в галактике вместе взятые (исключая другие вспыхнувшие сверхновые звезды). Яркость таких звезд с легкостью затмевает светимость галактик, в которых они вспыхнули.
Крошечные нейтронные звезды, чей диаметр не превышает и 10 км, весят как Солнце (вспомним факт №1). Сила тяжести на этих астрономических объектах чрезвычайно высока и если, гипотетически, на ней высадится астронавт, то вес его тела увеличится приблизительно на один миллион тонн.
5 февраля 1843 года астрономы обнаружили комету, которой дали имя «Великая» (она же мартовская комета, C/1843 D1 и 1843 I). Пролетая рядом с Землей в марте того же года, она ‘расчертила’ небо надвое своим хвостом, длина которого достигала 800 млн. километров. Тянущийся за «Великой Кометой» хвост земляне наблюдали более месяца, пока, 19 апреля 1983 года, он полностью не исчез с небосвода.
Согревающая нас сейчас энергия солнечных лучей зародилась в ядре Солнца более 30 миллионов лет назад - большая часть этого времени потребовалась ей на преодоление плотной оболочки небесного светила и всего 8 минут на то, чтобы достичь поверхности нашей планеты.
Большинство тяжелых элементов, содержащихся в вашем организме (таких как кальций, железо и углерод), являются побочными продуктами взрыва группы сверхновых звезд, положившего начало формированию Солнечной системы.
Исследователи из Гарвардского университета установили, что 0,67 % всех горных пород на Земле имеют марсианское происхождение.
Плотность 5,6846×1026-килограммового Сатурна настолько мала, что если бы нам удалось поместить его в воду, он бы плавал на самой поверхности.
На спутнике Юпитера, Ио, зафиксировано ~400 действующих вулканов. Скорость выбросов серы и диоксида серы при извержении может превышать 1 км/с, а высота потоков достигать 500-километровой отметки.
Вопреки распространенному мнению, космос – это не полный вакуум, но достаточно близок к нему, т.к. на 88 галлонов (0,4 м3) космической материи приходится, по крайней мере, 1 атом (а как часто учат в школе, в вакууме нет ни атомов, ни молекул).
Венера, это единственная планета Солнечной системы, которая обращается против часовой стрелки. Этому существует несколько теоретических обоснований. Некоторые астрономы уверены, что такая участь постигает все планеты с плотной атмосферой, которая сначала замедляет, а затем закручивает небесное тело в обратную от первоначального обращения сторону, другие же предполагают, что причиной послужило падение на поверхность Венеры группы крупных астероидов.
С начала 1957 года (год запуска первого искусственного спутника «Спутник-1») человечество успело в прямом смысле слова засеять орбиту нашей планеты разнообразными спутниками, однако лишь одному из них посчастливилось повторить ‘судьбу Титаника’. В 1993 году спутник «Олимп» (Olympus), принадлежащий Европейскому Космическому Агентству (European Space Agency), был уничтожен в результате столкновения с астероидом.
Самым крупным упавшим на Землю метеоритом считается 2,7 метровый «Гоба» (Hoba), обнаруженный в Намибии. Метеорит весит 60 тонн и на 86% состоит из железа, что делает его самым крупным куском железа природного происхождения на Земле.
Крошечный Плутон считается самой холодной планетой (планетоид) Солнечной системы. Его поверхность покрывает толстая корка льда, а температура опускается до – 2000 Цельсию. Лед на Плутоне имеет совершенно иную структуру, чем на Земле и в несколько раз прочнее стали.
Официальная научная теория гласит, что человек сможет выжить в открытом космосе без скафандра в течение 90 секунд, если немедленно выдохнет весь воздух из легких. Если в легких останется незначительное количество газов, то они начнут расширяться с последующим образованием пузырьков воздуха, которые при попадании в кровь приведут к эмболии и неминуемой смерти. Если же легкие будут заполнены газами, то их просто разорвет. Через 10-15 секунд пребывания в открытом космосе вода, находящаяся в человеческом теле, превратится в пар, а влага во рту и на глазах начнет закипать. В результате этого мягкие ткани и мышцы опухнут, что приведет к полному обездвиживанию. Далее последует потеря зрения, оледенение полости носа и гортани, посинение кожи, которая в придачу пострадает от сильнейших солнечных ожогов. Самое интересное, что последующие 90 секунд еще будет жить мозг и биться сердце. В теории, если в течение первых 90 секунд отмучившегося в открытом космосе космонавта-неудачника поместить в барокамеру, то он отделается лишь поверхностными повреждениями и легким испугом.
Вес нашей планеты – это величина непостоянная. Ученые выяснили, что каждый год Земля поправляется на ~40 160 тонн и сбрасывает ~96 600 тонн, теряя таким образом 56 440 тонн.
Земная сила тяжести сжимает человеческий позвоночник, поэтому, когда астронавт попадает в космос, он подрастает приблизительно на 5,08 см. В то же самое время, его сердце сжимается, уменьшаясь в объеме, и начинает качать меньше крови. Это ответная реакция тела на увеличение объема крови, для нормальной циркуляции которой требуется меньше давления.
В космосе плотно сжатые металлические детали самопроизвольно свариваются. Это происходит в результате отсутствия на их поверхностях окислов, обогащение которыми происходит только в кислородсодержащей среде (наглядным примером такой среды может служить земная атмосфера). По этой причине специалисты НАСА (Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration)) обрабатывают все металлические детали космических аппаратов окислительными материалами.
Между планетой и ее спутником возникает эффект приливного ускорения, который характеризуется замедлением вращения планеты вокруг собственной оси и изменением орбиты спутника. Так, каждое столетие вращение Земли замедляется на 0.002 секунды, в результате чего продолжительность суток на планете увеличивается на ~15 микросекунд в год, а Луна ежегодно удаляется от нас на 3.8 сантиметров.
«Космическая юла» под названием нейтронная звезда – это самый быстро крутящийся объект во Вселенной, который делает вокруг своей оси до 500 оборотов в секунду. Помимо этого эти космические тела настолько плотные, что одна столовая ложка составляющего их вещества будет весить ~10 млрд. тонн.
Звезда Бетельгейзе находится от Земли на расстоянии 640 световых лет и является ближайшим к нашей планетарной системе кандидатом на звание сверхновой. Она настолько крупная, что если поместить ее на место Солнца, то она заполнит собой диаметр орбиты Сатурна. Эта звезда уже набрала достаточную для взрыва массу 20 Солнц и, по мнению некоторых ученых, должна взорваться в ближайшие 2-3 тысячи лет. На пике своего взрыва, который продлится не менее двух месяцев, светимость Бетельгейзе будет в 1 050 раз превышать солнечную, благодаря чему наблюдать за ее гибелью можно будет с Земли даже невооруженным взглядом.
Ближайшая к нам галактика, Андромеда, находится на расстоянии 2,52 млн. лет. Млечный путь и Андромеда движутся навстречу друг другу на огромных скоростях (скорость Андромеды составляет 300 км/с, а Млечного пути 552 км/с) и вероятнее всего столкнутся через 2,5-3 млрд. лет.
В 2011 году астрономы обнаружили планету, состоящую на 92% из сверхплотного кристаллического углерода - алмаза. Драгоценное небесное тело, которое в 5 раз крупнее нашей планеты и тяжелее Юпитера, находится в созвездии Змеи, на расстоянии 4 000 световых лет от Земли.
Главный претендент на звание обитаемой планеты вне солнечной системы, «Супер-Земля» GJ 667Cc, находится на расстоянии всего 22 световых лет от Земли. Однако путешествие до нее займет у нас 13 878 738 000 лет.
На орбите нашей планеты находится свалка из отходов развития космонавтики. Боле 370 000 объектов массой от нескольких грамм до 15 тон обращаются вокруг Земли со скоростью 9 834 м/c, сталкиваясь между собой и разлетаясь на тысячи более мелких частей.
Каждую секунду Солнце теряет ~1 миллион тонн вещества и становится легче на несколько миллиардов грамм. Причиной этому является истекающий с его кроны поток ионизированных частиц, который получил название «солнечный ветер».
С течением определенного времени планетарные системы становятся крайне нестабильными. Это происходит в результате ослабевания связей между планетами и звездами, вокруг которых они обращаются. В таких системах орбиты планет постоянно смещаются и могут даже пересекаться, что рано или поздно приведет к столкновению планет. Но если даже этого и не произойдет, то через несколько сотен, тысяч, миллионов или миллиардов лет планеты удалятся от своей звезды на такое расстояние, что ее гравитационное притяжение просто не сможет их удержать, и они отправятся в свободный полет по галактике.
33 факта. Известные и не очень. О планетах, о структуре пространства, о человеческом теле и дальнем космосе. Каждый факт сопровождается большой и красочной иллюстрацией.
1. Масса Солнца составляет 99.86% от массы всей Солнечной системы, оставшиеся 0.14% приходятся на планеты и астероиды.
2. Магнитное поле Юпитера настолько мощное, что ежедневно обогащает магнитное поле нашей планеты миллиардами Ватт.
3. Самый крупный бассейн Солнечной системы, образовавшийся в результате столкновения с космическим объектом, находится на Меркурии. Это «Калорис» (Caloris Basin), диаметр которого составляет 1,550 км. Столкновение было настолько сильным, что ударная волна прошла по всей планете, кардинально изменив ее внешний облик.
4. Солнечное вещество размером с булавочную головку, помещенное в атмосферу нашей планеты, начнет с невероятной скоростью поглощать кислород и за доли секунд уничтожит все живое в радиусе 160 километров.
5. 1 плутонианский год длится 248 земных лет. Это означает, что в то время как Плутон делает всего один полный оборот вокруг Солнца, Земля успевает сделать 248.
6. Еще более интересно обстоят дела с Венерой, 1 день на которой длится 243 земных суток, а год всего 225.
7. Марсианский вулкан «Олимп» (Olympus Mons) является крупнейшим в Солнечной системе. Его протяженность более 600 км, а высота 27 км, в то время как высота самой высокой точки на нашей планете, пика горы Эверест, достигает всего 8,5 км.
8. Взрыв (вспышка) сверхновой звезды сопровождается выделением гигантского количества энергии. В первые 10 секунд взорвавшаяся сверхновая производит больше энергии, чем Солнце за 10 миллиардов лет, и за короткий период времени вырабатывает больше энергии, чем все объекты в галактике вместе взятые (исключая другие вспыхнувшие сверхновые звезды).
Яркость таких звезд с легкостью затмевает светимость галактик, в которых они вспыхнули.
9. Крошечные нейтронные звезды , чей диаметр не превышает и 10 км, весят как Солнце (вспомним факт №1). Сила тяжести на этих астрономических объектах чрезвычайно высока и если, гипотетически, на ней высадится астронавт, то вес его тела увеличится приблизительно на один миллион тонн.
10. 5 февраля 1843 года астрономы обнаружили комету, которой дали имя «Великая» (она же мартовская комета, C/1843 D1 и 1843 I). Пролетая рядом с Землей в марте того же года, она ‘расчертила’ небо надвое своим хвостом, длина которого достигала 800 млн. километров.
Тянущийся за «Великой Кометой» хвост земляне наблюдали более месяца, пока, 19 апреля 1843 года, он полностью не исчез с небосвода.
11. Согревающая нас сейчас энергия солнечных лучей зародилась в ядре Солнца более 30 миллионов лет назад - большая часть этого времени потребовалась ей на преодоление плотной оболочки небесного светила и всего 8 минут на то, чтобы достичь поверхности нашей планеты.
12. Большинство тяжелых элементов , содержащихся в вашем организме (таких как кальций, железо и углерод), являются побочными продуктами взрыва группы сверхновых звезд, положившего начало формированию Солнечной системы.
13. Исследователи из Гарвардского университета установили, что 0,67 % всех горных пород на Земле имеют марсианское происхождение.
14. Плотность 5,6846×1026-килограммового Сатурна настолько мала, что если бы нам удалось поместить его в воду, он бы плавал на самой поверхности.
15. На спутнике Юпитера, Ио , зафиксировано ~400 действующих вулканов. Скорость выбросов серы и диоксида серы при извержении может превышать 1 км/с, а высота потоков достигать 500-километровой отметки.
16. Вопреки распространенному мнению, космос – это не полный вакуум, но достаточно близок к нему, т.к. на 88 галлонов (0,4 м 3) космической материи приходится, по крайней мере, 1 атом (а как часто учат в школе, в вакууме нет ни атомов, ни молекул).
17. Венера, это единственная планета Солнечной системы, которая обращается против часовой стрелки. Этому существует несколько теоритических обоснований. Некоторые астрономы уверены, что такая участь постигает все планеты с плотной атмосферой, которая сначала замедляет, а затем закручивает небесное тело в обратную от первоначального обращения сторону, другие же предполагают, что причиной послужило падение на поверхность Венеры группы крупных астероидов.
18. С начала 1957 года (год запуска первого искусственного спутника «Спутник-1») человечество успело в прямом смысле слова засеять орбиту нашей планеты разнообразными спутниками, однако лишь одному из них посчастливилось повторить ‘судьбу Титаника’. В 1993 году спутник «Олимп» (Olympus), принадлежащий Европейскому Космическому Агентству (European Space Agency), был уничтожен в результате столкновения с астероидом.
19. Самым крупным упавшим на Землю метеоритом считается 2,7 метровый «Гоба» (Hoba), обнаруженный в Намибии. Метеорит весит 60 тонн и на 86% состоит из железа, что делает его самым крупным куском железа природного происхождения на Земле.
20. Крошечный Плутон считается самой холодной планетой (планетоид) Солнечной системы. Его поверхность покрывает толстая корка льда, а температура опускается до – 200 0 С. Лед на Плутоне имеет совершенно иную структуру, чем на Земле и в несколько раз прочнее стали.
21. Официальная научная теория гласит, что человек сможет выжить в открытом космосе без скафандра в течение 90 секунд, если немедленно выдохнет весь воздух из легких.
Если в легких останется незначительное количество газов, то они начнут расширяться с последующим образованием пузырьков воздуха, которые при попадании в кровь приведут к эмболии и неминуемой смерти. Если же легкие будут заполнены газами, то их просто разорвет.
Через 10-15 секунд пребывания в открытом космосе вода, находящаяся в человеческом теле, превратится в пар, а влага во рту и на глазах начнет закипать. В результате этого мягкие ткани и мышцы опухнут, что приведет к полному обездвиживанию.
Самое интересное, что последующие 90 секунд еще будет жить мозг и биться сердце.
В теории, если в течение первых 90 секунд отмучавшегося в открытом космосе космонавта-неудачника поместить в барокамеру, то он отделается лишь поверхностными повреждениями и легким испугом.
22. Вес нашей планеты – это величина непостоянная. Ученые выяснили, что каждый год Земля поправляется на ~40 160 тонн и сбрасывает ~96 600 тонн, теряя таким образом 56 440 тонн.
23. Земная сила тяжести сжимает человеческий позвоночник, поэтому, когда астронавт попадает в космос, он подрастает приблизительно на 5,08 см.
В то же самое время, его сердце сжимается, уменьшаясь в объеме, и начинает качать меньше крови. Это ответная реакция тела на увеличение объема крови, для нормальной циркуляции которой требуется меньше давления.
24. В космосе плотно сжатые металлические детали самопроизвольно свариваются. Это происходит в результате отсутствия на их поверхностях окислов, обогащение которыми происходит только в кислородосодержащей среде (наглядным примером такой среды может служить земная атмосфера). По этой причине специалисты НАСА (Национальное управление США по аэронавтике и исследованию космического пространства (англ. National Aeronautics and Space Administration)) обрабатывают все металлические детали космических аппаратов окислительными материалами.
25. Между планетой и ее спутником возникает эффект приливного ускорения, который характеризуется замедлением вращения планеты вокруг собственной оси и изменением орбиты спутника. Так, каждое столетие вращение Земли замедляется на 0.002 секунды, в результате чего продолжительность суток на планете увеличивается на ~15 микросекунд в год, а Луна ежегодно удаляется от нас на 3.8 сантиметров.
26. "Космическая юла" под названием нейтронная звезда – это самый быстро крутящийся объект во Вселенной, который делает вокруг своей оси до 500 оборотов в секунду. Помимо этого эти космические тела настолько плотные, что одна столовая ложка составляющего их вещества будет весить ~10 млрд. тонн.
27. Звезда Бетельгейзе находится от Земли на расстоянии 640 световых лет и является ближайшим к нашей планетарной системе кандидатом на звание сверхновой. Она настолько крупная, что если поместить ее на место Солнца, то она заполнит собой диаметр орбиты Сатурна. Эта звезда уже набрала достаточную для взрыва массу 20 Солнц и, по мнению некоторых ученых, должна взорваться в ближайшие 2-3 тысячи лет. На пике своего взрыва, который продлится не менее двух месяцев, светимость Бетельгейзе будет в 1 050 раз превышать солнечную, благодаря чему наблюдать за ее гибелью можно будет с Земли даже невооруженным взглядом.
28. Ближайшая к нам галактика, Андромеда , находится на расстоянии 2,52 млн. лет. Млечный путь и Андромеда движутся навстречу друг другу на огромных скоростях (скорость Андромеды составляет 300 км/с, а Млечного пути 552 км/с) и вероятнее всего столкнутся через 2,5-3 млрд. лет.
29. В 2011 году астрономы обнаружили планету, состоящую на 92% из сверхплотного кристаллического углерода - алмаза. Драгоценное небесное тело, которое в 5 раз крупнее нашей планеты и тяжелее Юпитера, находится в созвездии Змеи, на расстоянии 4 000 световых лет от Земли.
30. Главный претендент на звание обитаемой планеты внесолнечной системы, «Супер-Земля» GJ 667Cc, находится на расстоянии всего 22 световых лет от Земли. Однако путешествие до нее займет у нас 13 878 738 000 лет.
31. На орбите нашей планеты находится свалка из отходов развития космонавтики. Боле 370 000 объектов массой от нескольких грамм до 15 тон обращаются вокруг Земли со скоростью 9 834 м/c, сталкиваясь между собой и разлетаясь на тысячи более мелких частей.
32. Каждую секунду Солнце теряет ~1 миллион тонн вещества и становится легче на несколько миллиардов грамм. Причиной этому является истекающий с его кроны поток ионизированных частиц, который получил название «солнечный ветер».
33. С течением определенного времени планетарные системы становятся крайне нестабильными. Это происходит в результате ослабевания связей между планетами и звездами, вокруг которых они обращаются.
В таких системах орбиты планет постоянно смещаются и могут даже пересекаться, что рано или поздно приведет к столкновению планет. Но если даже этого и не произойдет, то через несколько сотен, тысяч, миллионов или миллиардов лет планеты удалятся от своей звезды на такое расстояние, что ее гравитационное притяжение просто не сможет их удержать, и они отправятся в свободный полет по галактике.