Курсовая работа на тему «Как устроена нейтронная звезда?»

Выполнил: студент 215 группы

Трифанов Петр

Руководитель: профессор Капитонов И.М.

Москва 2014

Содержание

Введение 3

§1. Эволюция массивной звезды 5

§2. Стадия сверхновой и ее остатки 7

§3. Нейтронная звезда 9

3.1. Основные особенности нейтронной звезды 9

3.2. Строение нейтронной звезды 10

3.3. Способы наблюдения нейтронных звезд 11

3.4. Дальнейшая эволюция нейтронной звезды 12

Список используемой литературы 14

Введение

Космос можно с полной уверенностью называть лабораторией, где все образцы для изучения давно кем-то подготовлены. На его бескрайних просторах можно найти все, или практически все, что человек может захотеть исследовать, особенно, когда дело доходит до экстремальных состояний вещества: сверхвысокие температуры, сверхмощные электромагнитные поля, вырожденное вещество и много другое. С другой стороны, изучение процессов с помощью такой лаборатории оказывается не самым простым занятием: предварительно нужно разработать необходимые методы исследования удаленных объектов, основываясь только на той информации, которую можно получить, находясь на Земле или в непосредственной ее близости.

Ключевыми объектами в космосе являются звезды. Звезды проживают долгую жизнь, в ходе которой пребывают в совершенно различных состояниях, и гибнут тоже по-разному. Общая схема такова: из космического вещества образуется протозвезда, в которой начинается термоядерное горение; затем топливо постепенно выгорает и звезда либо «гаснет», превращаясь в белого карлика, либо взрывается, образуя сверхновую. В зависимости от условий, звезда может либо погибнуть полностью, либо превратиться в черную дыру или нейтронную звезду. Последней и посвящена настоящая работа.

Нейтронная звезда – это остаток сверхновой. Вещество нейтронной звезды практически полностью состоит из нейтронов. Масса такой звезды (1,5÷3)M_ʘ, а радиус составляет всего лишь 10-20 км. Таким образом, средняя плотность вещества нейтронной звезды достигает огромных значений плотности ядерного вещества: ρ~10¹⁴ г/см³ и даже превышает ее. То есть, изучение нейтронных звезд позволит проникнуть в тайны сверхплотного состояния вещества, в том числе и в атомном ядре.

Однако при этом нейтронную звезду нельзя рассматривать как гигантское атомное ядро: физика нейтронной звезды определяется гравитационными силами, а не только ядерными. К ним добавляются квантовые эффекты вырождения нейтронного газа.

Для теоретического описания нейтронной звезды необходимо установить уравнение состояния сверхплотного вещества.

Нейтронные звезды были теоретически предсказаны в 1930-е (например, в 1932 году Л.Д.Ландау предположил возможность существования сверхплотного вещества, а в 1938 – и самих нейтронных звезд), а впервые наблюдались в 1967 году как радиопульсары. Позже они наблюдались как рентгеновские пульсары (1971), рентгеновские барстеры (1975) – квазипериодические вспышечные источники, а также как рентгеновские транзиенты - апериодические вспышечные источники – и как пульсары в гамма-диапазоне. Общее число открытых нейтронных звезд на 2010 год составило более 2000 и неуклонно повышается по мере совершенствования рентгеновских телескопов. Общее число таких объектов в Галактике оценивается в 10⁸-10⁹.