Что заставляет звезду становиться пульсаром?

Обычно это продиктовано тем, насколько массивна звезда. Помните, что такое пульсар? Это очень быстро вращающаяся, сильно намагниченная нейтронная звезда.

Нейтронные звезды — это категория объектов с массой от 1,4 до 3,2 массы Солнца. Это конечная стадия звезд, которые недостаточно массивны, чтобы образовать черные дыры (их удерживает давление вырождения нейтронов), но достаточно массивны, чтобы преодолеть давление вырождения электронов (что предотвращает дальнейший гравитационный коллапс белых карликов).

Считается, что конечной точкой жизни массивных звезд с массой от 10 до 25 масс Солнца является сверхновая с коллапсом ядра, которая производит конденсированный остаток, называемый нейтронной звездой.

Нижний предел массы для прародителей нейтронных звезд достаточно хорошо известен и связан с эволюционными путями, по которым идут звезды с разной массой. Ниже 10 масс Солнца вероятно, что ядро ​​звезды достигнет электронно-вырожденного состояния , прежде чем оно сможет сплавить такие элементы, как магний и кремний, с образованием железа. Электронно-вырожденное ядро ​​может поддерживать звезду, а остаток навсегда остынет, как белый карлик.

Выше 10 солнечных масс ядерный синтез будет продолжаться вплоть до элементов с железным пиком, за пределами которого реакции синтеза будут эндотермическими. Вырождения электронов недостаточно для поддержания ядра звезды, и оно коллапсирует. Если ядро ​​не слишком массивное или если после этого на схлопнувшееся ядро ​​не падает слишком много материала, то возможно, что комбинация давления нейтронного вырождения и отталкивающей природы сильных ядерных сил ближнего действия может поддерживать остаток как нейтронная звезда. Верхний предел массы прародителя неизвестен. Хотя масса прародителя очень важна, считается, что состояние вращения и магнитное поле прародителя также определяют результат.

Нейтронная звезда представляет собой шар радиусом 10 км, состоящий в основном из нейтронов, но имеющий кору из экзотического ядерного материала и жидкую внутреннюю часть, содержащую также некоторое количество протонов и нейтронов.

Сохранение углового момента диктует, что любое вращение ядра массивной звезды до коллапса увеличивается для нейтронной звезды; поэтому они должны родиться как чрезвычайно быстро вращающиеся объекты (1000-летний пульсар Краба вращается 33 раза в секунду).

Сохранение магнитного потока также усиливает любое магнитное поле вокруг, а быстро вращающиеся сверхпроводящие протоны усиливают его еще больше, так что нейтронные звезды рождаются с поверхностными магнитными полями от 100 миллионов до 100 триллионов тесла.

Быстрое вращение создает огромное электрическое поле на поверхности нейтронной звезды, которое может отрывать заряженные частицы и отбрасывать их вдоль силовых линий магнитного поля. Эти частицы теряют энергию, излучая синхротронное и искривленное излучение, которое усиливается и излучается в прямом направлении.

Если магнитный полюс и полюс вращения смещены, это может при благоприятных ориентациях привести к лучу излучения, проносящегося над Землей, как от маяка. Это пульсар.

Пульсары не вечны. Энергия излучения в конечном итоге питается от вращения пульсара. Пульсар вращается вниз, и по пока еще малопонятным причинам явление прекращается, когда период вращения замедляется от нескольких до 10 секунд.