Neutronstjärnor är resterna av gigantiska stjärnor som dog i en eldig explosion känd som en supernova. Efter ett sådant utbrott komprimeras kärnorna i dessa tidigare stjärnor till ett ultradense föremål med solmassan packad i en boll på en stads storlek.
Hur bildas neutronstjärnor?
Vanliga stjärnor upprätthåller sin sfäriska form eftersom den kraftiga massan av deras gigantiska massa försöker dra sin gas mot en central punkt, men balanseras av energin från kärnfusion i deras kärnor, som utövar ett utåtriktat tryck, enligt NASA. I slutet av deras liv brinner stjärnor som är mellan fyra och åtta gånger solens massa genom sitt tillgängliga bränsle och deras inre fusionsreaktioner upphör. Stjärnornas yttre lager kollapsar snabbt inåt, hoppar av den tjocka kärnan och sprängs sedan ut igen som en våldsam supernova.
Men den täta kärnan fortsätter att kollapsa och genererar tryck så högt att protoner och elektroner pressas samman till neutroner, liksom lätta partiklar som kallas neutrinoer som flyr ut i det avlägsna universum. Slutresultatet är en stjärna vars massa är 90% neutroner, som inte kan pressas något hårdare, och därför kan neutronstjärnan inte bryta längre.
Egenskaper av en neutronstjärna
Astronomer teoretiserade först om förekomsten av dessa bisarra stellarenheter på 1930-talet, strax efter att neutronen upptäcktes. Men det var inte förrän 1967 som forskare hade goda bevis för neutronstjärnor i verkligheten. En doktorand vid namn Jocelyn Bell vid University of Cambridge i England märkte konstiga pulser i hennes radioteleskop och anlände så regelbundet att hon först trodde att de kan vara en signal från en främmande civilisation, enligt American Physical Society. Mönstren visade sig inte vara E.T. utan snarare strålning som utsänds av snabbt snurrande neutronstjärnor.
Supernova som ger upphov till en neutronstjärna tillför mycket kompakt föremål, vilket får den att rotera på sin axel mellan 0,1 och 60 gånger per sekund och upp till 700 gånger per sekund. De formidabla magnetiska fälten för dessa enheter producerar högdrivna kolonner av strålning, som kan svepa förbi jorden som fyrstrålar, vilket skapar det som kallas en pulsar.
Egenskaperna hos neutronstjärnor är helt ur denna värld - en enda tesked neutronstjärnmaterial skulle väga en miljard ton. Om du på något sätt skulle stå på deras yta utan att dö, skulle du uppleva en tyngdekraft som är 2 miljarder gånger starkare än vad du känner på jorden.
En vanlig neutronstjärns magnetfält kan vara biljoner gånger starkare än jordens. Men vissa neutronstjärnor har ännu mer extrema magnetfält, tusen eller fler gånger den genomsnittliga neutronstjärnan. Detta skapar ett objekt som kallas magnetar.
Stjärnbävningar på ytan av en magnetar - motsvarande jordskorpningsrörelser på jorden som genererar jordbävningar - kan frigöra enorma mängder energi. På en tiondel av en sekund kan en magnetar producera mer energi än solen har släppt ut under de senaste 100 000 åren, enligt NASA.
Forskning om neutronstjärnor
Forskare har övervägt att använda stabila, klockliknande pulser av neutronstjärnor för att hjälpa till med rymdskeppsnavigering, precis som GPS-strålar som hjälper människor på jorden. Ett experiment på den internationella rymdstationen som heter Station Explorer för röntgendiming och navigeringsteknik (SEXTANT) kunde använda signalen från pulsars för att beräkna ISS: s plats till inom 16 mil (16 km).
Men mycket återstår att förstå om neutronstjärnor. Till exempel upptäckte astronomer 2019 den mest massiva neutronstjärnan som någonsin har sett - med cirka 2,14 gånger massan av vår sol som packats in i en sfär som troligen är cirka 20 km. Vid denna storlek är objektet precis vid gränsen där det borde ha kollapsat i ett svart hål, så forskare undersöker det noggrant för att bättre förstå den udda fysiken som potentiellt kan arbeta med att hålla den uppe.
Forskare får också nya verktyg för att bättre studera neutronstjärndynamik. Med hjälp av laserinterferometern Gravitational-Wave Observatory (LIGO) har fysiker kunnat observera gravitationsvågorna som släpps ut när två neutronstjärnor cirklar varandra och sedan kolliderar. Dessa kraftfulla sammanslagningar kan vara ansvariga för att göra många av de ädla metaller vi har på jorden, inklusive platina och guld, och radioaktiva element, som uran.
