ნეიტრონული ვარსკვლავი

                                                  

10-დან 29-მდე მზის მასის მქონე კოლაფსირებული ვარსკვლავი. ნეიტრონული ვარსკვლავები პატარა და მყარი ვარსკვლავებია, რომლებიც არ მიეკუთვნებიან სავარაუდო კვარკულ და უცნაურ ვარსკვლავებს^[1]. როგორც წესი, ნეიტრონულ ვარსკვლავებს 10 კილომეტრის (6,2 მილი) რადიუსი და მზის 1,4 – 2,16 მასა გააჩნიათ. წარმოიქმნებიან მასიური ვარსკვლავის აფეთქებისშედეგად, რომლის გრავიტაციული კოლაფსი მასას, თეთრი ჯუჯა ვარსკვლავის სიმკვრივისგან განსხვავებით, ატომის ბირთვებამდე კუმშავს. ჩამოყალიბებული ნეიტრონული ვარსკვლავი სითბოს აქტიურად აღარ გამოიმუშავებს და დროთა განმავლობაში ცივდება, თუმცა, შეიძლება შეჯახების ან აკრეციის გზით კვლავ განვითარდეს. ამ ობიექტების ძირითადი მოდელი გულისხმობს, რომ ისინი თითქმის მთლიანად ნეიტრონებისგან არიან შექმნილი (სუბატომური ნაწილაკები, რომელთაც ელექტრული მუხტი არ გააჩნიათ, მათი მასა კი პროტონების მასას ოდნავ აღემატება). ნორმალურ ნივთიერებაში წარმოდგენილი ელექტრონები და პროტონები, ნეიტრონული ვარსკვლავის პირობებში გაერთიანებულია ნეიტრონების წარმოებისთვის. პაულის პრინციპის გათვალისწინებით, იმის მსგავსად, როგორც თეთრი ჯუჯა არ ექვემდებარება ელექტრონული დეგენერაციით კოლაფსს, ეს ობიექტები ნეიტრონული დეგენერაციით გამოწვეულ კოლაფსს არ ექვემდებარებიან. თუ დარჩენილი ვარსკვლავი 3 მზის მასაზე მეტია, ის განაგძობს კოლაფსს და შავ ხვრელად ყალიბდება.

იხ.ვიდეო

ნეიტრონული ვარსკვლავები ძალიან ცხელია და ზედაპირის ტემპერატურა დაახლოებით 599 726,85 (600 000 კ) ცელსიუსს აღწევს. ისინი იმდენად მკვრივია, რომ ნეიტრონულ-შემცველი მასალის მქონე ნორმალური ზომის ასანთის კოლოფი, დაახლოებით 3 მილიარდი ტონა (800 მეტრის კიდეებით მიწის 0,5 კუბური კილომეტრი) იქნება. მათი მაგნიტური ველის სიმძლავრე 10⁸-დან 10¹⁵-მდეა, (100 მლნ-დან 1 კვარდრილიონამდე) უფრო ძლიერია ვიდრე დედამიწაზე. ზედაპირის გრავიტაციული ველის სიმძლავრე კი 2 × 10¹¹, დედამიწისაზე 200 მილიარდჯერ ძლიერია.

                                                 

                      კიბორჩხალსახის ნისლეულის ცენტრში არსებული ნეიტრონული ვარსკვლავი

როგორც კი ვარსკვლავის ბირთვი კოლაფსირდება, მისი ბრუნვის სიჩქარე იმპულსის მომენტის შედეგად იზრდება, შესაბამისად ახლად ჩამოყალიბებული ნეიტრონული ვარსკვლავის ბრუნვა წამში რამდენიმე ასეულს აღწევს. ზოგიერთი ნეიტრონული ვარსკვლავი ელექტრომაგნიტურ რადიაციას ასხივებს, რაც პულსაციის სახით ვლინდება. 1967 წელს ჯოსელინ ბელ ბერნელის მიერ პულსარის აღმოჩენა, ნეიტრონული ვარსკვლავების არსებობასთან დაკავშირებით, დაკვირვებით გამყარებული პირველი მოსაზრება იყო. ნავარაუდევია, რომ პულსარის რადიაცია ძირითადად მათი მაგნიტური პოლუსების მახლობლად მდებარე რეგიონებიდან გამოიყოფა. იმ შემთხვევაში, თუ მაგნიტური პოლუსები ნეიტრონული ვარსკვლავის ღერძის გარშემო ბრუნვის მიმართულებას არ ემთხვევა, რადიაცია სივრცეში (შუქურის მსგავსად) გადის და ფიქსირდება მაშინ, როდესაც გამოსხივება დედამიწისკენ არის მომართული. ნეიტრონულ ვარსკვლავებს შორის ყველაზე სწრაფად მბრუნავი, ცნობილი როგორც PSR J1748-2446ad, წამში 716 ბრუნს აღწევს (43 000 ბრუნი წუთში), ზედაპირის სწორხაზოვანი სიჩქარე კი 0,24 c-ს, სინათლის სიჩქარის თითქმის მეოთხედს აღწევს.

ირმის ნახტომში დაახლოებით 100 მილიონი ნეიტრონული ვარსკვლავის არსებობაა ნავარაუდევი. ეს საშუალო რაოდენობა უკავშირდება ვარსკვლავებს, რომლებმაც სუპერნოვად აფეთქება განიცადეს, თუმცა, უმეტესი მათგანი ძველია და ცივი, ამიტომ მათი ადვილად გამოვლინება მხოლოდ გარკვეულ შემთხვევებშია შესაძლებელი, მაგალითად, თუ ის პულსირებს ან ბინარული სისტემის ნაწილია. ნელი სიჩქარით მბრუნავი და არააკრეცირებული ნეიტრონული ვარსკვლავების გამოვლინება თითქმის შეუძლებელია, თუმცა, ჰაბლის კოსმოსური ტელესკოპის მიერ გამოვლენილ RX J185635-3754-ზე დაკვირვებამ ცხადყო რამდენიმე ახლომდებარე ნეიტრონული ვარსკვლავის მხოლოდ სითბური გამოსხივებით არსებობა. განმეორებადი რბილი გამა-გამოსხივების წყაროდ მიჩნეულია მძლავრი მაგნიტური ველის მქონე, მაგნეტარის სახელით ცნობილი ან ნარჩენების დისკოს მქონე ნეიტრონული ვარსკვლავები.

იხ. ვიდეო

ამ ობიექტებმა ბინარულ სისტემაში შეიძლება განიცადონ ნივთიერების შეზრდა, იმ დროს, როდესაც აკრეცირებული მატერია ცხელ წერტილებს წარმოქმნის. ამ დროს სისტემა პულსარული რენტგენული გამოსხივების წყაროა. აცრეციას ასევე შეუძლია აამუშაოს ძველი პულსარები, გამოიწვიოს მათი მასის ზრდა და ბრუნვის სიჩქარის მომატება, რაც მილიწამური პულსარების წინაპირობაა. ბინარული სისტემები არსებობენ და ვითარდებიან, საბოლოოდ კი კომპანიონი ობიექტები შეიძლება ჩამოყალიბდნენ ისეთ კომპაქტურ ობიექტებად, როგორიცაა თეთრი ჯუჯა ან თავად ნეიტრონული ვარსკვლავი. თუმცა, სხვა შესაძლებლობები მოიცავს ობიექტების სრულად განადგურებას აბლაციის ან შერწყმის გზით. ბინარულ სისტემაში ნეიტრონული ვარსკვლავების შერწყმა შეიძლება მოკლე გამა-გამოსხივების და ძლიერი გრავიტაციული ტალღების წყარო იყოს. 2017 წელს მოხდა გრავიტაციული ტალღების პირდაპირი გამოვლინება (GW170817), ასევე არაპირდაპირი გამოვლინება ბინარული სისტემაში, სადაც ორი ნეიტრონული ვარსკვლავი ერთმანეთის გარშემო მოძრაობდნენ.

ნეიტრონული ვარსკვლავის საკუთარი ღერძის გარშემო უკიდურესად სწრაფ ბრუნვას იმპულსის მომენტი განაპირობებს, ისევე როგორც მოციგურავის მიერ მკლავების მოკეცვა ბრუნვის სიჩქარის მატებას იწვევს. ახლადჩამოყალიბებული ნეიტრონული ვარსკვლავის ბრუნვა წამში შესაძლოა რამდენიმე ასეულს აღწევდეს. იხ. ვიდეო