Самые удивительные звезды

Белые карлики

Белые карлики, но своим массам сравнимы с массой Солнца, но радиус их меньше примерно в 10² раз, а светимость — примерно в 10⁴ раз. Наибольшая плотность белого карлика составляет около 10⁹ г/см³. Это означает, что масса 1 см³ равна 10³ тоннам. По размерам они сравнимы с размерами Земли. По численности белые карлики составляют более 5% звездного населения нашей Галактики. Вещество звезды находится в особом состоянии, называемом вырожденным. В силу этого состояния квантовые эффекты проявляются в макромасштабах. Размер белых карликов определяется балансом гравитационных сил и давления вырожденных электронов. Термоядерные реакции в белых карликах не происходят, они светятся исключительно за счет остывания, в результате потухают.

Нейтронные звезды, в том числе пульсары

Эти звезды, о чем свидетельствует их название, состоят в основном из нейтронов. Их масса обычно составляет 1—2 М₀. Радиус же составляет всего 10—14 км. Плотность вещества составляет ~10¹⁵ г/см³, т. е. она в три раза выше плотности тяжелого атомного ядра. По сравнению с белыми карликами нейтронные звезды значительно более компактны. Размер нейтронной звезды определяется балансом гравитационных сил и давления вырожденных нейтронов. Радиус нейтронной звезды почти в тысячу раз меньше радиуса белого карлика. Нейтронная звезда рождается с гигантской температурой 10¹⁰—10¹¹ К. Но затем она остывает, освобождая энергию посредством нейтринного и электромагнитного излучения. В конце концов нейтронная звезда теряет свою внутреннюю энергию и окончательно тухнет. Потухшая нейтронная звезда не имеет специального названия.

Одно из характерных свойств нейтронной звезды — ее исключительно сильное магнитное иоле. Источником магнитного поля являются движущиеся обладающие электрическим зарядом частицы. На первый взгляд нейтронная звезда вообще не должна обладать магнитным нолем, ведь нейтроны электрически нейтральны. Но нейтронная звезда состоит не только из нейтронов, она содержит также протоны, электроны и мезоны. К тому же следует учитывать, что при сжатии звезды нарастает как ее магнитная индукция, так и скорость вращения. При уменьшении радиуса звезды от значения, равного, например, радиусу Солнца, 10⁹ м до радиуса нейтронной звезды 10⁴ м магнитное поле усиливается в 10¹¹ раз.

Нейтронная звезда испускает узконаправленные потоки излучения, если она к тому же и вращается, то они достигают поля зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени. По понятным основаниям такие нейтронные звезды называют пульсарами. Пульсары с максимально большими магнитными полями называются магнитарами. Первый пульсар был открыт в 1967 г., а первый магнитар в 1998 г.

Пульсары, образно выражаясь, часто называют маяками Вселенной. Периоды их колебаний меняются от 10^-3 с (миллипульсары), до 10 ²—5 с (нормальные пульсары) и наконец до 6—12 с (аномальные рентгеновские пульсары). Излучения могут относиться к оптическому, радио-, рентгеновскому и у-спектру. Магнитары являются весьма экзотическими объектами Вселенной. По оценкам, они составляют около 10% нейтронных звезд. Видимо, большинство из них в результате коллапса превращаются в черные дыры.