ดาวนิวตรอนคืออะไร?

ดาวนิวตรอนเป็นซากดาวยักษ์ที่เสียชีวิตจากการระเบิดรุนแรงที่รู้จักกันในชื่อซูเปอร์โนวา หลังจากการปะทุดังกล่าวแกนกลางของดาวฤกษ์ในอดีตเหล่านี้อัดแน่นเข้าไปในวัตถุอุลตร้าซาวด์ที่มีมวลของดวงอาทิตย์อัดแน่นไปด้วยลูกบอลขนาดเท่าเมือง

ดาวนิวตรอนก่อตัวอย่างไร

ดาวสามัญรักษารูปร่างของดาวฤกษ์เนื่องจากแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้นของมวลมหึมาของพวกมันพยายามดึงก๊าซของพวกเขาไปยังจุดศูนย์กลาง แต่มีความสมดุลโดยพลังงานจากการหลอมนิวเคลียร์ในแกนกลางของพวกมันซึ่งออกแรงกดดันภายนอก ในตอนท้ายของชีวิตดาวฤกษ์ที่อยู่ระหว่างสี่ถึงแปดเท่ามวลดวงอาทิตย์จะถูกเผาไหม้ผ่านเชื้อเพลิงที่มีอยู่และปฏิกิริยาฟิวชั่นภายในจะหยุด ชั้นนอกของดาวยุบตัวลงอย่างรวดเร็วภายในกระเด้งออกมาจากแกนกลางที่หนาแล้วระเบิดออกอีกครั้งในฐานะซูเปอร์โนวาที่รุนแรง

แต่แกนกลางหนาแน่นยังคงพังทลายสร้างแรงกดดันสูงจนโปรตอนและอิเล็กตรอนถูกบีบให้รวมกันเป็นนิวตรอนเช่นเดียวกับอนุภาคที่มีน้ำหนักเบาเรียกว่านิวตริโนซึ่งหนีเข้าไปในจักรวาลที่ห่างไกล ผลลัพธ์สุดท้ายคือดาวฤกษ์ที่มีมวลเป็นนิวตรอน 90% ซึ่งไม่สามารถบีบให้แน่นกว่านี้ได้ดังนั้นดาวนิวตรอนจึงไม่สามารถสลายไปได้อีก

ลักษณะของดาวนิวตรอน

นักดาราศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับการมีอยู่ของเอนทิตีดาวฤกษ์เหล่านี้ในช่วงทศวรรษ 1930 หลังจากค้นพบนิวตรอนไม่นาน แต่มันไม่เป็นเช่นนั้นจนกระทั่งปี 1967 ที่นักวิทยาศาสตร์มีหลักฐานที่ดีสำหรับดาวนิวตรอนในความเป็นจริง นักศึกษาปริญญาโทชื่อโจเซลีนเบลล์ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษสังเกตเห็นคลื่นพัลส์แปลก ๆ ในกล้องโทรทรรศน์วิทยุของเธอมาถึงอย่างสม่ำเสมอจนในตอนแรกเธอคิดว่าพวกเขาอาจเป็นสัญญาณจากอารยธรรมมนุษย์ต่างดาว รูปแบบกลายเป็นว่าไม่เป็น E.T แต่มีการแผ่รังสีค่อนข้างมากเนื่องจากดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเร็ว

ซุปเปอร์โนวาที่ก่อตัวเป็นดาวนิวตรอนนั้นให้พลังงานแก่วัตถุขนาดกะทัดรัดมากทำให้มันหมุนบนแกนระหว่าง 0.1 ถึง 60 เท่าต่อวินาทีและสูงถึง 700 เท่าต่อวินาที สนามแม่เหล็กที่น่าเกรงขามของหน่วยงานเหล่านี้ผลิตเสารังสีที่มีกำลังสูงซึ่งสามารถกวาดผ่านโลกเช่นลำแสงประภาคารสร้างสิ่งที่เรียกว่าพัลซาร์

คุณสมบัติของดาวนิวตรอนออกมาจากโลกนี้อย่างเต็มที่ - หนึ่งช้อนชาของวัสดุดาวนิวตรอนจะมีน้ำหนักหนึ่งพันล้านตัน หากคุณกำลังยืนอยู่บนพื้นผิวของพวกเขาโดยไม่ตายคุณจะได้สัมผัสกับแรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งกว่าที่คุณรู้สึกบนโลก 2 พันล้านเท่า

สนามแม่เหล็กของดาวนิวตรอนสามัญอาจมีเวลามากกว่าหนึ่งล้านล้านเท่าของโลก แต่ดาวนิวตรอนบางดวงมีสนามแม่เหล็กที่รุนแรงยิ่งกว่านั้นคือดาวนิวตรอนเฉลี่ยหนึ่งพันเท่าขึ้นไป สิ่งนี้สร้างวัตถุที่เรียกว่า magnetar

Starquakes บนพื้นผิวของ magnetar - เทียบเท่ากับการเคลื่อนไหวของเปลือกโลกบนโลกที่สร้างแผ่นดินไหว - สามารถปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาล ในหนึ่งในสิบของวินาทีแม่เหล็กสามารถผลิตพลังงานมากกว่าดวงอาทิตย์ที่ปล่อยออกมาในช่วง 100,000 ปีที่ผ่านมา

งานวิจัยเกี่ยวกับดาวนิวตรอน

นักวิจัยได้พิจารณาการใช้พัลส์ดาวนิวตรอนที่เสถียรเหมือนนาฬิกาเพื่อช่วยในการนำทางยานอวกาศเช่นเดียวกับคาน GPS ช่วยนำทางผู้คนบนโลก การทดลองเกี่ยวกับสถานีอวกาศนานาชาติที่เรียกว่า Station Explorer สำหรับการกำหนดเวลา X-ray และเทคโนโลยีการนำทาง (SEXTANT) สามารถใช้สัญญาณจากพัลซาร์เพื่อคำนวณตำแหน่งของสถานีอวกาศนานาชาติภายในระยะ 10 ไมล์ (16 กม.)

แต่ก็ยังมีเรื่องที่ต้องทำความเข้าใจเกี่ยวกับดาวนิวตรอนอีกมาก ยกตัวอย่างเช่นในปี 2019 นักดาราศาสตร์พบดาวนิวตรอนขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบมาโดยมีมวลดวงอาทิตย์ประมาณ 2.14 เท่าของเราซึ่งบรรจุอยู่ในทรงกลมซึ่งมีแนวโน้มมากที่สุดประมาณ 12.4 ไมล์ (20 กม.) ในขนาดนี้วัตถุนั้นอยู่ในขีด จำกัด ที่มันควรจะยุบลงไปในหลุมดำดังนั้นนักวิจัยจึงตรวจสอบอย่างใกล้ชิดเพื่อทำความเข้าใจกับฟิสิกส์แปลก ๆ ที่อาจเกิดขึ้นในการทำงาน

นักวิจัยยังได้รับเครื่องมือใหม่เพื่อศึกษาพลวัตของดาวนิวตรอน ด้วยการใช้เลเซอร์วัดความโน้มถ่วง - คลื่นหอสังเกตการณ์ (LIGO) นักฟิสิกส์สามารถสังเกตเห็นคลื่นความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาเมื่อดาวนิวตรอนสองดวงโคจรรอบกันและกัน การควบรวมกิจการที่มีประสิทธิภาพเหล่านี้อาจมีส่วนทำให้โลหะมีค่าจำนวนมากที่เรามีบนโลกรวมถึงทองคำขาวและทองคำและองค์ประกอบกัมมันตภาพรังสีเช่นยูเรเนียม