Napsat článek Průvodce Soutěže Kalendář Cestování Cykloturistika Horolezectví Snow Příroda Archiv Beskydy Jeseníky Krkonoše Tatry
Počasí Počasí Satelitní snímky počasí Satelit Webkamery Kamery Kontakty Kontakty Eshop Eshop
Treking.cz
Poslední aktualizace: 24.10.2016 , , svátek má
Treking > Vesmír > Neutronová hvězda

Neutronová hvězda

Miniaturní hvězda a nebo extrémní atomové jádro?

21.9.2014 | Otakar Brandos

Neutronová hvězda je neobyčejně pozoruhodným, ale také neobyčejně extrémním objektem. Neutronová hvězda je nicotně malá hvězda s poloměrem jen okolo 10 kilometrů. Neutronovou hvězdu by tak svými rozměry zastínil kde který asteroid hlavního pásu planetek nacházející se mezi Marsem a Jupiterem. Avšak ve všech ostatních parametrech by neutronová hvězda kterýkoliv asteroid (planetku) hravě strčila do kapsy.

Vlastnosti neutronové hvězdy

Poloměr "průměrné" neutronové hvězdy činí nějakých 10 kilometrů. Střední hustota je však neporovnatelně vyšší než cokoliv co si dokážeme představit. Střední hustota neutronových hvězd se totiž pohybuje někde mezi 1013 až 1015 g/cm3. To odpovídá hustotě atomových jader. Průměr a hustota neutronové hvězdy závisí na hmotnosti. Čím vyšší hmotnost, tím nižší průměr a naopak tím vyšší hustota.

Čtěte také: Neutron jako nestabilní nukleon

Hrací kostku o rozměrech 1 × 1 × 1 cm z materiálu neutronové hvězdy by na Zemi neuvezlo ani to nejsilnější auto. Nebo snad znáte vůz, jenž utáhne přes miliardu tun? Asi ne. Co je to za materiál, jenž tvoří neutronovou hvězdu že dosahuje takovýchto extrémních vlastností?

Neutronová hvězda je tvořena tzv. degenerovaným neutronovým plynem. Tento neutronový degenerovaný plyn vzniká při kolapsu hvězdy, ze které se neutronová hvězda formuje. Elektrony jsou drtivou silou gravitace vtlačovány do jader atomů. Jejich spojováním s protony vzniká právě onen neutronový plyn přičemž se uvolní obrovské množství neutrin. A právě sprška neutrin byla pozorována v roce 1987 (potvrzení teorie pozorováním), když vzplála známá supernova SN 1987A ve Velkém Magellanově mračnu na jižní obloze.

A různá "nej" kolem neutronových hvězd ještě zdaleka nekončí. Pozadu totiž nezůstává ani teplota těchto objektů. Centrální teplota neutronové hvězdy se totiž pohybuje někde kolem hranice 109 K. Miliarda stupňů. A to jsme si o povrchu našeho Slunce s teplotou necelých 6 000 °C mysleli, že je žhnoucí…

Jaká je hmotnost neutronové hvězdy?

Hmotnosti neutronových hvězd se pohybují zhruba v rozmezí od asi jedné hmotnosti Slunce (Ms) po maximálně 3 Ms. Jeho hmotnost tedy nesmí být nižší než asi 1,4 Ms (Chandrasekharova mez) a naopak vyšší než asi 3 MS (Landau-Oppenheimer-Volkoffova mez).

A co se stane, když je objekt ještě těžší a jeho hmotnost přesáhne tzv. Landau-Oppenheimer-Volkoffovou mez? V takovémto případě gravitační kolaps nezabrzdí ani neutronový plyn (kapalina) a hvězda se hroutí dále až pod tzv. horizont událostí. Tedy do podoby černé díry. Vlastnosti černých děr teoretické astrofyziky udivují ještě i dnes a je otázkou, zda-li je někdy udivovat přestanou. To je však na samostatný text.

Stavba neutronových hvězd

A jaká je struktura neutronové hvězdy? Astronomové předpokládají, že alespoň u nejhmotnějších neutronových hvězd může být jádro tvořeno hyperyony. Hyperyonové jádro se však dosud žádnými experimenty prokázat nepodařilo, je to pouze "produkt" teoretických výpočtů stavových rovnic za extrémních podmínek.

Jádro je (pravděpodobně) obklopeno silnou vrstvou látky zvané neutronová kapalina. Tato extrémně horká kapalina by se měla chovat rovněž extrémně. Podobně jako supratekuté hélium. Hélium se však do stavu supratekutosti dostává jen při teplotách blížících se 0 K a nikoliv 109 K.

Následuje pevná kůra silná asi jeden kilometr. Vědci předpokládají, že tato kůra by měla existovat v krystalickém stavu a měla by mít extrémní vlastnosti. Nové počítačové simulace naznačují, že kůra neutronové hvězdy je až 10miliardkrát pevnější než ocel. Další z nepředstavitelných vlastností těchto extrémních objektů…

No a úplně svrchní slupku neutronové hvězdy pak tvoří plynná "atmosféra". No atmosféra. Jedná se o vrstvu silnou maximálně několik centimetrů, kterou mimo vodíku a hélia tvoří i železo a další kovy.

Takže si shrňme. Atmosféra neutronové hvězdy dosahuje tloušťky řádově centimetry, hustota látky v ní dosahuje hodnot 106 kg/m3.

Vnější kůra je silná několik stovek metrů, hustota je vyšší než 106 kg/m3 a dochází v ní k elektronové degeneraci.

Vnitřní kůra neutronové hvězdy dosahuje tloušťky okolo jedno kilometru a je tvořena neutronovou suprakapalinou s hustotou nad 4×1011 kg/m3.

Jádro neutronové hvězdy je tvořeno látkou s hustotou 1014 kg/m3 až 1018 kg/m3. Tato látka možná tvořená mezony, kvark-gluonovým plazmatem či pionovým kondenzátem má vyšší hustotu než atomové jádro.

Jak neutronová hvězda vlastně vzniká?

Neutronovou hvězdu bychom mezi "obyčejnými" hvězdami na Hetzsprungově-Russellově diagramu hledali marně. Neutronová hvězda je totiž závěrečným stádiem vývoje některých hvězd, obvykle hvězd s vysokou počáteční hmotností od 8 Ms do 20 Ms. Takovéto hvězdy sice velice silně září, ale jejich lesk má jen poměrně krátkého trvání.

Tito nenasytní bumbrlíčci totiž velice rychle spotřebují vodík, hélium a další lehké prvky sloužící jako palivo termonukleárních reakcí. Za svůj rozmařilý a zhýralý život pak tyto hmotné hvězdy zaplatí poměrně brzkým koncem. Tyto hvězdy postupně hromadí železný popel (Fe a Ni je produktem jaderné fúze), který však již dále nedokáží spalovat a termodynamická rovnováha hvězdy se začíná hroutit.

A to je konce takovéhoto rozmařilého obra. Konec je to ale velice okázalý. Takovýto hýřící obr se nejprve řádně nafoukne a zvětší svůj objem. Promění se do podoby rudého veleobra. Ten velice rychle ztrácí svou hmotu. Odvrhuje řídkou a chladnou obálku nebývalým tempem. To však ještě není úplný konec. Takovéto dostatečně těžké hvězdy totiž zazáří jako supernovy. Obvykle jako supernovy II. typu.

Hvězda ve fázi supernovy, kdy se její svítivost vyhoupne na svítivost celé galaxie, odhodí ve velice krátkém čase zbytek obálky, ve které dalšími kolizemi s gama paprsky vznikají i nejtěžší známé prvky periodické tabulky včetně prvků radioaktivních. Tuto odvrženou slupku později pozorujeme jako planetární mlhovinu.

Po odvržení obálky původní hvězdy zůstane obnažené a horské jádro, ve kterém byla již fatálně narušena rovnováha mezi tlakem záření a gravitací. A právě gravitace získává zcela navrch. Obnažené jádro původní hvězdy se velice rychle zhroutí do podoby neutronové hvězdy. A nebo do podoby černé díry případně do podoby kvarkové hvězdy či dokonce hyperyonové hvězdy. O možné existenci kvarkových hvězd (natož hyperyonových hvězd) se ale astronomové dodnes přou.

Neutronové hvězdy tedy vznikají zhroucením velmi hmotné hvězdy během vůbuchu supernovy.

Neutronová hvězda jako pulsar

Neutronové hvězdy známé také jako pulsary mají rovněž neobyčejně silné magnetické pole. Magnetická indukce těch nejvíce zmagnetovaných pulsarů může dosahovat neobyčejně extrémních hodnot 108 až 109 T (Tesla). To má za následek, že největší část rotační energie pulsaru (neutronové hvězdy) odnáší tzv. magnetodipólové záření o velice nízké frekvenci.

Opakovací frekvence pulsů pulsaru, které se obvykle pozorují na frekvencích 100 MHz až 10 GHz odpovídá rotační periodě neutronové hvězdy. Magnetodipólové záření má za následek postupné zpomalování rotace pulsarů. Buď plynulé (asi 10-8 s za den) a nebo skokové jako v případě pulsaru PSR 0833-45.

Ovšem ne každou neutronovou hvězdu pozorujeme jako pulsar. Neutronové hvězdy totiž ono záření vysílají v poměrně úzkých svazcích. Podobně jako maják. Pokud nás takovýto svazek "majáku" trefí, můžeme na rádiových vlnách pozorovat neutronovou hvězdu jako pulsar.

Pokud nás tento úzký svazek míjí, pak neutronovou hvězdu nemusíme vůbec pozorovat (není-li členem vícenásobného hvězdného systému, ve kterém se projeví vysáváním hmoty ze svého souseda a intenzivním zářením v X a nebo gama oblasti), neboť její svítivost je díky minimálnímu povrchu neobyčejně nízká.

Objev prvního pulsaru

První pulsar objevila s pomocí radioteleskopu v roce 1967 Jocelyn Bellová během studia v Cambridge. Pozorování záhadných pulsů sice vyvolalo zprvu pořádný poprask především mezi hledači mimozemských civilizací, avšak velice brzy se přišlo na pravou podstatu těchto rádiových signálů, které s neuvěřitelně stabilní frekvencí přicházely ze souhvězdí Lištičky. První objevený pulsar (CP 1919) ale patří k těm pomalým, jednotlivé impulsy totiž po sobě následují v periodě 1,337 s.

Druhý pulsar (NP 0532) byl objeven o rok později (1968) v Krabí mlhovině. Krabí mlhovina (M 1) se nachází v zimním souhvězdí Býka a je pozůstatkem po supernově z roku 1054, kterou pozorovali hvězdáři ve starověké Číně. Až dosud astronomové objevili okolo 2 000 pulsarů. Pulsar v Krabí mlhovině vyzařuje ve velice širokém pásu elektromagnetického spektra. Od záření gama přes rentgenovou, optickou až po rádiovou oblast.

Povrch neutronové hvězdy musí být rovněž mimořádně hladký. Vždyť nerovnosti větší 3 mm by tento extrémní objekt slapovými silami roztrhaly. Neutronové hvězdy se totiž velice rychle otáčí kolem své osy. Obvyklá počáteční rotační perioda neutronové hvězdy činí 0,7 s. Jsou však známy milisekundové pulsary, ale i pulsary s velmi velkou periodou - řádově až sekundy.

Nejnižší známá frekvence u pulsarů činí asi 1/4 Hz (tedy jedna otáčka za asi 4 sekundy) a naopak nejvyšší frekvenci má pulsar XTE J1739-285, který byl objeven v roce 1999 analýzou dat získaných družicí NASA RXTE (Rossi X-Ray Timing Explorer). Tento milisekundový pulsar má velice rychlou rotaci, za jednu sekundu vykoná plných 1 122 otáček kolem své osy. A to astronomové dříve předpokládali, že rychlost rotace pulsarů by neměla přesáhnout nějakých 700 otáček za sekundu… Problematice pulsarů budu věnovat podrobnější samostatný článek.

Neutronové hvězdy mohou mít různý charakter i různé projevy. Neutronové hvězdy s nejsilnějšími magnetickými poli zvané také jako magnetary mohou být zodpovědné za dosud ne zcela objasněná vzplanutí záření gama (či za jejich část). Další neutronové hvězdy se mohou projevovat jen v rádiové oblasti no a binární pulsary mohou být zdroji silného rentgenového záření.

Použité zdroje:

Další související články:

+ Hnědý trpaslík, záhadné objekty na pomezí planet a hvězd
+ Červený trpaslík, nejpočetnější hvězdná třída ve vesmíru
+ Oranžový trpaslík, ctrpasličí hvězda hlavní posloupnosti
+ Žlutý trpaslík, další z hvězd hlavní posloupnosti
+ Hvězdy. Co jsou to hvězdy a proč svítí?
+ Pulzující srdce Krabí mlhoviny: Krabí mlhovina, jak ji dosud nikdo neviděl
+ Drama vzniku hvězd detailním pohledem, detailní snímek výtrysku hmoty z objektu Herbig-Haro 46/47
+ Duch v Cefeu, prachová mlhovina VdB 152
+ Barevný vesmír - neuvěřitelné fotografie z vesmíru
+ Planetární mlhoviny - mystérium barev a tvarů
+ Nejtěžší známá hvězda ve vesmíru
Treking.cz - diskuze

Diskuse k tomuto článku

přidat názor


Výběr článků
Hory Goethova skalka, nejzápadnější lezecká oblast v České republice
Hory Treking na Slovensku: Ondavská vrchovina, Laborecká vrchovina a Šariš (1)
Hory Čergov, přechod pohoří na východě Slovenska (1)
Reklama
Témata našich článků…
Velká Javořina Šumava, ubytování Štefánička Petřínská rozhledna Hukvaldy Chata Paprsek Borišov Karlštejn Lyžování v Rakousku Praděd Hukvaldy Maroko Pravčická brána Supernovy Sivá brada Les Ecrins Litice Cumulonimbus Fačkovské sedlo Kulové hvězdokupy Mačky Ďumbier
Reklama
Reklama
Vybíráme z obsahu…
1. Treking Pekelný přechod Slezských Beskyd - Velký Stožek, Barania Góra a Skrzyczne
2. Turistická poradna Co je to softshell a z čeho se vyrábí? Vše o softshellu
3. Rumunské Karpaty Retezat, princeznou Jižních Karpat křížem krážem (2)
4. Naše vrcholy Železná hůrka, nejmladší sopka České republiky
5. Chaty Bezručova chata. Chata KČT na Lysé hoře v Beskydech
6. Vesmír Jupiterova Velká rudá skvrna se smršťuje, Hubble zaznamenal nejmenší velikost víru v historii
7. České hrady Hazmburk. Hrad Hazmburk (Házmburk) je dominantou Dolnooharské tabule
Reklama
Reklama

Poslední diskusní příspěvky

Žalý, rozhledna Krkonoše
 25.09.2017 1 příspěvek
Jak bezpečně bivakovat v medvědích oblastech
 25.09.2017 13 příspěvků
Turistické vařiče na plyn
 25.09.2017 2 příspěvky
Letní putování z Bratislavy na Horňácko
 23.09.2017 2 příspěvky
Bystřicko - místo, kde můžete být sami
 19.09.2017 2 příspěvky
Mikulášská chata Jasná, Chopok
 19.09.2017 4 příspěvky
Čtyřtisícovky Mount Democrat, Grays Peak a Torrey
 18.09.2017 1 příspěvek
Nízké Tatry, turistické trasy
 16.09.2017 2 příspěvky
Jak vybrat dalekohled, turistické dalekohledy
 16.09.2017 12 příspěvků
Björnson, chata ve středisku Jasná
 13.09.2017 5 příspěvků
Cerová vrchovina, turistika
 13.09.2017 1 příspěvek
Výstup na Olymp (Mythikas)
 13.09.2017 1 příspěvek
Tropický Považský Inovec, trek
 13.09.2017 1 příspěvek
Útulna pod Pustým, koliba Jamnícka dolina
 13.09.2017 17 příspěvků
Cima Grande, výstup ve skupině Tre Cime di Lavared
 13.09.2017 4 příspěvky
Přechod Kysuckých a Oravských Beskyd
 12.09.2017 7 příspěvků
Schronisko Ornak, Západní Tatry
 12.09.2017 1 příspěvek
Výstup na Mythikas (Olymp)
 11.09.2017 1 příspěvek
Brenkus, koliba Nízké Tatry
 10.09.2017 2 příspěvky
Jarní Javorníky, přechod Javorníků
 07.09.2017 3 příspěvky
Túry a lokality podle pohoří
Beskydy Bílé Karpaty Javorníky
Jeseníky Jizerské hory Krkonoše
Kysuce Krušné hory Malá Fatra
Malé Karpaty Nízké Tatry Roháče
Šumava Velká Fatra Vysoké Tatry
Hledej podle pohoří
Oblasti: Beskydy | Bílé Karpaty | Brdy | Broumovská vrchovina | Česká Kanada | České středohoří | České Švýcarsko | Český les | Český ráj | Doupovské hory | Drahanská vrchovina | Hanušovická vrchovina | Hornosvratecká vrchovina | Hostýnské vrchy | Chřiby | Javorníky | Jeseníky | Jevišovická pahorkatina | Jizerské hory | Králický Sněžník | Krkonoše | Krušné hory | Křivoklátská vrchovina | Litenčická pahorkatina | Lužické hory | Nízký Jeseník | Novohradské hory | Orlické hory | Pálava | Podyjí | Rakovnická pahorkatina | Ralsko | Rychlebské hory | Slavkovský les | Svitavská pahorkatina | Šluknovská pahorkatina | Šumava | Švihovská vrchovina | Vizovická vrchovina | Vlašimská pahorkatina | Vsetínské vrchy | Východolabská tabule | Zábřežská vrchovina | Zlatohorská vrchovina | Ždánický les | Železné hory | Žulovská pahorkatina | Branisko | Bukovské vrchy | Burda | Cerová vrchovina | Čergov | Čierna hora | Chočské vrchy | Kremnické vrchy | Krupinská planina | Kysucké Beskydy | Laborecká vrchovina | Levočské vrchy | Ľubovnianska vrchovina | Malá Fatra | Malé Karpaty | Muránska planina | Nízké Tatry | Ondavská vrchovina | Oravská Magura | Oravské Beskydy | Pieniny | Podunajská pahorkatina | Pohronský Inovec | Polana | Považský Inovec | Revúcka vrchovina | Roháče | Slanské vrchy | Slovenský kras | Slovenský ráj | Spišská Magura | Stolické vrchy | Strážovské vrchy | Súlovské skály | Šarišská vrchovina | Štiavnické vrchy | Tribeč | Velká Fatra | Veporské vrchy | Vihorlat | Volovské vrchy | Vtáčnik | Vysoké Tatry | Záhorie | Zemplínské vrchy
Home Page | Časopis | Průvodce | Ceník inzerce | Soutěže | Seznamka | Kalendář akcí | Outdoor testy | Horské chaty | Fotogalerie | Archiv
Treky, turistika | Horolezectví | Cykloturistika | Cestování | Vesmír, astronomie | Turistická mapa online | Spolupracujeme
TOPlist