Неутронните звезди

18 Април 2008 / 00:25  |  Автор: solo5  |   | Категория: Наука

Скоро при едно разчистване у нас изрових една моя любима книжка, която си бях купил през далечната 1990г и която съм чел няколко пъти. Изключително интересно малко книжле, което се чете на един дъх. Става дума за "Гравитационната гибел на Вселената" на Айзък Азимов. Айзък Азимов е един наистина велик автор на научнофантастични книги, но в същото време той има и сериозни научни трудове. Надявам се откъса за Неутронните звезди, който съм подбрал за Вас да Ви бъде интересен!


Звезда, която се състои от допрени един до друг неутрони, се нарича неутронна звезда. Тя е образувана от неутронен флуид, който понякога се нарича неутрониум. Може да се каже, че атомното ядро е изградено от неутрониум и обратно – неутронната звезда представлява гигантско атомно ядро. Неутрониумът има невероятна плътност, достигаща  около 1 000 000 000 000 000 g/cm³ - това е 10¹⁵ пъти повече от плътността на обикновената материя.

Ако едно кълбо, което се състои от обикновено вещество, се превърне в кълбо от неутрониум, неговият диаметър ще намалее 100 000 пъти, без да има загуба на маса. И ако Земята, която има диаметър 12 740 km, изведнъж се превърне в неутрониум, тя ще се свие до кълбо с диаметър само 0,127 km. Това кълбо е само 1,5 пъти по-голямо от размерите на обикновен градски жилищен блок, но при все това би побрало в себе си масата на цялата Земя.

Ако Слънцето, което има диаметър 1 400 000 km, също се превърне в неутрониум, то ще представлява кълбо с напречно сечение само 14 km. Това кълбо ще има обема на малък астероид, а масата му ще бъде равна на масата на цялото Слънце.

След образуването си неутронната звезда в известен смисъл представлява оголено звездно ядро. Температурата на повърхността и е като температурата на звездните недра в обикновените звезди. По теоретични пресмятания такава звезда трябва да свети с повърхностна температура 10 000 000˚С

Астрономите все още не са наясно с подробностите по структурата и състава на неутронните звезди. Възможно е на самата повърхност да има тънък слой обикновено вещество, съставен предимно от желязо. Възможно е да съществува даже и газообразна атмосфера от желязо с дебелина вероятно около половин сантиметър.

Нека сега да разгледаме някои от гравитационните свойства на неутроннта звезда, като вземем за пример звезда с маса колкото слънчевата, но с диаметър само 1/100 000 от този на Слънцето. Такава неутронна звезда трябва да има диаметър 14км и средна плътност 1 400 000 000 000 000 g/cm³.

Ако се върнем пак към Слънцето, то гравитацията на повърхността му е 28 пъти по-голяма от земната. Следователно човек, който тежи 70 килограма на повърхността на Земята, на слънчевата повърхност (нека приемем, че Слънцето има повърхност в земния смисъл и че човек би оцелял след един такъв опит) ще тежи почти 2000 kg.

Сега, ако си представим едно тяло с определена маса, което постепенно се свива и става все по-малко, то всеки обект на повърхността му ще се приближава все повече и повече към центъра му. Според закона на Нютон за гравитацията повърхностното привличане (приемаме, че масата на тялото остава същата) се изменя обратно пропорционално на квадрата на диаметъра.

И така, ако свием една звезда 1/2 от първоначалния и диаметър, то повърхностната и гравитация е 2х2 или 4 пъти по-голяма от първоначалната. Ако свием звездата от 1/6 от първоначалният и диаметър, тогава повърхностната и гравитация е 6х6 или 36 пъти по-голяма от първоначалната и т.н.

Сириус В, който има диаметър 1/30 от диаметъра на Слънцето, и маса почти колкото слънчевата, трябва да има повърхностна гравитация 30х30, или 900 пъти по-голяма от тази на Слънцето. Нашият въображаем 70-килограмов човек, който може да оцелее след какъвто и да е експеримент, би тежал на повърхността на Сириус В 1 800 000 kg.

Неутронната звезда с масата на Слънцето и диаметър 14 km (или 1/100 000 от слънчевия) трябва да има повърхностна гравитация 100 000 х 100 000 или 10 000 000 000 пъти по-голяма от слънчевата повърхностна гравитация. Нашият 70—килограмов човек би тежал там 20 трилиона kg.

Съществува и друг вид гравитационен ефект, който можем да пренебрегнем на повърхността на Земята, но който е от изключително значение в областта около неутронната звезда. Това е приливният ефект.

Интензитетът на гравитационното привличане между два отделни обекта с дадена маса зависи от разстоянието между техните центрове. Например, когато сме на повърхността на Земята, интензитетът на земното гравитационно привличане зависи от разстоянието ни до центъра на Земята.

Не всички ние обаче се намираме на еднакво разстояние от центъра на Земята. Нашите стъпала са почти два метра по-близо до земния център от главата ни. Това означава, че те се привличат по-силно от Земята, тъй като гравитационното привличане се увеличава с намаляване на разстаянието. Това различие в гравитационното привличане между крайните точки на един обект поражда приливния ефект.

В нормални условия приливните ефекти не са големи. Нека си представим човек (от по-едрите) с височина два метра и тегло 90
kg. Ако той се намира на морското равнище в САЩ, стъпалата му ще са на около 6 370 000 m от центъра на Земята. Да допуснем, че разстоянието е точно толкова. Тогава темето му ще е  на 6 370 002 m от земния център.

Гравитационното привличане в горната част на главата му е (6 370 000 / 6 370 002)² от гравитационното привличане върху стъпалата му. Това означава, че гравитационното привличане върху краката му е 1,0000008 пъти по-голямо от привличането, действащо върху главата му. Това е равно на твърдението, че главата и стъпалата му ще се разтягат едни спрямо други от сила на привличане 0,000071
kgf, което е равно на теглото на четири капки вода. Това гравитационно привличане е много малко, за да го усетим . затова ние не чувстваме приливните ефекти, предизвикани от Земята върху нашето тяло.

Както и гравитацията, приливният ефект като цяло също се изменя с разстоянието между две дадени тела, но не по същия начин. Съществуват два фактора, които водят до увеличаване на приливните ефекти. Единият фактор отразява, което е обратно пропорционално на квадрата на разстоянието, а другият отразява увеличение, обратно пропорционално на самото разстояние.

Ако си представим едно човешко същество (с височина 2 метра и тегло 90
kg), застанало на повърхността на бяло джудже примера е за Сириус В), и ако за миг допуснем, че не му влияят излъчването, топлината и гравитацията, това същество все още няма да почувства голям дискомфорт от приливният ефект на звездата, макар че той е много по-голям от този на земната повърхност. Умножавайки земният ефект на 7000, разтягането под действието на приливният ефект ще бъде само 0,5 kg.

Да предположим, че обект с масата на Слънцето колапсира до неутронна звезда и има диаметър само 14
km. Всеки обект на повърхността му ще бъде 100 000 пъти по-близо до центъра му, отколкото ако се намираше на повърхността на Слънцето. Следователно приливният ефект на повърхността на неутронната звезда е 100 000 х 100 000 х 100 000 по-голям от този на слънчевата повърхност или милион милиарда пъти повече от земния.

Човек с ръст 2
m, който е стъпил на повърхността на една неутронна звезда и е успял да свикне с нейното излъчване, с топлината и гравитацията и, ще бъде подложен на разтягане със сила 18 милиарда kg в направление към и от центъра на звездата – естествено, този човек (или всяко друго нещо на негово място) ще се разлети на отделни прашинки.

Човек намиращ се на разстояние дори 5000
km от центъра на неутронната звезда, ще почувства сила на разкъсване 45 kg, ако оста на тялото му сочи към центъра на звездата – това без съмнение би било болезнено.



P.S. Друга книга на Айзък Азимов, която препоръчвам да се прочете е  "Пътеводител в Науката. Физически науки"


КЛЮЧОВИ ДУМИ
КОМЕНТАРИ
Анонимен    29 Март 2012 / 09:37  

Светлин Димитров
Освен, че приличаш на мен, колега, а и съм на твоите години, а и двете съм ги чел, и съм и физик...

ДОБАВИ КОМЕНТАР
Заглавие:
Коментар:
Код*: Ако си човек, а не робот, въведи посочения код, за да изпратиш коментара си успешно.
ИНФОРМАЦИЯ ЗА МЕН
Име: Деан
Пол: Мъж
Град: Бургас
Възраст: 39
Дата на регистрация: 13 Април 2008
ЗА МОЯ БЛОГ
Автор: Деан
Дата на създаване: 13 Април 2008 / 12:30
Категория: Наука, История, Политика, Новини, Компютри и Интернет, Любопитно, Музика, Лични, Хоби и развлечения, Медии,
Прочетен: 498466
Коментари: 467
Последна промяна: 28 Февруари 2013 / 23:33