Реферат: Нейтронные звёзды (пульсары) - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Нейтронные звёзды (пульсары)

Банк рефератов / Астрономия, авиация, космонавтика

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 123 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

ВСОШ № 115 РЕФЕРАТ ПО АСТРОНОМИИ ТЕМА РЕФЕРАТА: « НЕЙТРОННЫЕ ЗВЁЗДЫ» (пульсары) ВЫПОЛНИЛ: Тряпельников В.А. 11 «А» КЛАСС МОСКВА 2004 Нейтронн ые звёзды Открытие в 1932 году ново й элементарной частицы - нейтрона заставило астрофизиков задуматься на д тем, какую роль он может играть в эволюции звезд. Два года спустя было вы сказано предположение о том, что взрывы сверхновых звезд связаны с превр ащением обычных звезд в нейтронные. Затем были выполнены расчеты структ уры и параметров последних, и стало ясно, что если небольшие звезды (типа н ашего Солнца) в конце своей эволюции превращаются в белых карликов, то бо лее тяжелые становятся нейтронными. В августе 1967 года радиоас трономы при изучении мерцаний космических радиоисточников обнаружили странные сигналы - фиксировались очень короткие, длительностью около 50 мил лисекунд, импульсы радио - излучения, повторявшиеся через строго определенный интервал времени (порядка одной секунды) . Это было совершенно не похоже на обычную хаотическую картину случ айных нерегулярных колебаний радиоизлучения. После тщательной проверк и всей аппаратуры пришла уверенность, что импульсы имеют внеземное прои схождение. Астрономов трудно удивить объектами, излучающими с переменн ой интенсивностью, но в данном случае период был столь мал, а сигналы— ст оль регулярны, что ученые всерьез предположили, что они могут быть вес- точками от внеземных цивилизаций. А потому первый пульсар получил назва ние LGM-1 (от английского « Little Green Men » — «Маленькие Зеленые Че ловечки»!), хотя попытки найти какой - либо смысл в принимаемых импульсах о кончились безрезультатно. Вскоре были обнаружены еще три пульсирующих радиоисточника. Их период опять оказался много меньше характерных врем ен колебания и вращения всех известных астрономических объектов. Из-за и мпульсного характера излучения новые объекты стали называть пульсарам и. Это открытие буквально всколыхнуло астрономию, и из многих радио обсе рваторий начали поступать сообщения об обнаружении пульсаров. После от крытия пульсара в Крабовидной Туманности, возникшей из-за взрыва сверхн овой звезды. В1054 году эта звезда была видна днем, (о чем упоминают в своих ле тописях китайцы, арабы и североамериканцы), стало ясно, что пульсары каки м-то образом связаны с вспышками сверхновых звезд, Скорее всего, сигналы шли от объекта, оставшегося после взрыва. Прошло немало времени, прежде ч ем астрофизики поняли, что пульсары — это и есть быстро вращающиеся ней тронные звезды, которые они так долго искали. ФИЗИКА ПУЛЬСА РА Пульсар – это огромный намагниченный волчок, крутящейся во круг оси не совпадающей с осью магни та. Если бы на него не падало и он ни чего не испускал, то его радиоизлучени е имело бы частоту вращения и мы никогда бы его не услышали на Земле. Но дело в т ом, что данный волчок имеет колоссальную масс у и высокую температуру поверхности, да и вращающееся магнитное поле соз даёт огромное по напряжённости электрическое поле, способное разгонят ь протоны и электроны почти до световых скоростей. Причём все эти заряже нные частицы, носящиеся во круг пульсара, зажаты в ловушке из его колосса льного магнитного поля. И только в пределах не большого телесного угла о коло магнитной оси они могут вырваться на волю (нейтронные звёзды облада ют самыми сильными магнитными полями во Вселенной, достигающими (10- 10 , 10- 14 ) десять в десятой, десять в четырнадцатой степени ГАУСС, к примеру, земное магнитное поле составляет один(1) ГАУСС, со лнечное десять, пятьдесят (10-50) ГАУСС.) Именно эти потоки заряженных частиц и являются источником того радиоизлучения, по которому, по которому и бы ли открыты пульсары, оказавшиеся в дальнейшем нейтронными звёздами. Пос кольку магнитная ось нейтронной звезды не совпадает с осью её вращения, то при вращении зв езды поток радио волн распространяется в космосе подобно лучу проблескового маячка – лишь на миг прорезая окружающую мглу. ВСЕСИЛЬН АЯ ГРАВИТАЦИЯ Согласно современной теории эволюции массивные звезды заканчивают сво ю жизнь колоссальным взрывом, превращающим большую их часть в расширяющ уюся газовую туманность. В итоге от гиганта, во много раз превышавшего размерами и мас сой наше Солнце, остается плотный горячий объект размером около 20 км, с то нкой атмосферой (из водорода и более тяжелых ионов) и гравитационным пол ем, в 100 млрд. раз превышающим земное. Его и назвали нейтронной звездой, пола гая, что он состоит главным образом из нейтронов. Вещество нейтронной зв езды - самая плотная форма материи (чайная ложка такого супер ядра весит о коло миллиарда тонн). Очень короткий период и злучаемых пульсарами сигналов был первым и самым главным аргументом в п ользу того, что это и есть нейтронные звезды, обладающие огромным магнит ным полем и вращающиеся с бешеной скоростью. Только плотные и компактные объекты (размером всего несколько десятков километров) с мощным гравита ционным полем могут выдерживать такую скорость вращения, не разлетаясь на куски из за центробежных сил инерции. Нейтронная звезда состоит из не йтронной жидкости с примесью протонов и электронов. «Ядерная жидкость», очень напоминающая вещество из атомных ядер, в десять раз плотнее обычной воды. Это огромное различие вполне объясним о - ведь атомы состоят в основном из пустого пространства, в котором вокруг крошечного, но тяжёлого ядра порхают легки е электроны. Ядро содержит почти всю массу, так как протоны и нейтроны в 2 000 раз тяжелее электронов. Экстремальные силы, возникающие при формировании нейтронной звезды, та к сжимают атомы, что электроны, вдавленные в ядра, объединяются с протона ми, образуя нейтроны. Таким образом, рождается звезда, почти полностью со стоящая из нейтронов. Сверхплотная ядерная жидкость, если ее принести на Землю, взорвалась бы, подобно ядерной бомбе, но в нейтронной звезде она ус тойчива благодаря огромному гравитационному давлению. Однако во внешн их слоях нейтронной звезды (как, впрочем, и всех звезд) давление и температ ура падают, образуя твердую корку толщиной около километра. Как полагают , состоит она в основном из ядер железа. ОТКРЫТЫЙ ВОПРОС Хотя нейтронные звезды интенсивно изучаются уже около трех десятилети й, их внутренняя структура доподлинно не - известна. Более того, нет твердо й уверенности и в том, что они действительно состоят в основном из нейтро нов. С продвижением вглубь звезды давление и плотность увеличиваются, и материя может быть настолько сжата, что она распадается на кварки - строи тельные блоки протонов и нейтронов. Согласно современной к вантовой хромо динамике кварки не могут существовать в свободном состо янии, а объединяются в неразлучные «тройки» и «двойки». Но, возможно, у границы вну треннего ядра нейтронной звезды ситуация меняется и кварки вырываются из своего заточения. Чтобы глубже понять при роду нейтронной звезды и экзотической кварковой материи, астрономам не обходимо определить соотношение между массой звезды и ее радиусом (сред няя плотность). Исследуя нейтронные звезды со спутниками, можно достаточ но точно измерить их массу, но определить диаметр — намного труднее. Сов сем недавно ученые, используя возможности рентгеновского спутника «ХМ М - Ньютон», нашли способ оценки плотности нейтронных звезд, основанный н а гравитационном красном смещении. Необычность нейтронных звезд состоит еще и в том, что при уменьшении мас сы звезды ее радиус возрастает , в результате н аименьший размер имеют наиболее массивные нейтронные звезды. СУДОРОГИ ГИГАНТОВ Пульсары считаются одной из ранних стадий жизни нейтронной звезды. Благ одаря их изучению ученые узнали и о магнитных полях, и о скорости вращени я, и о дальнейшей судьбе нейтронных звезд. Постоянно наблюдая за поведением пульсара, мож но точно установить: сколько энергии он теряет, насколько замедляется, и даже то, когда он прекратит свое существование, замедлившись настолько, что не сможет излучать мощные радиоволны. Эти исследования подтвердили многие теоретические предсказания относительно нейтронных звезд. Уже к 1968 году были обнаруж ены пульсары с периодом вращения от 0,033 секунды до 2 секунд. Периодичность и мпульсов радио пульсара выдерживается с удивительной точностью, и поначалу ста бильность этих сигналов была выше земных атомных часов. И все же по мере п рогресса в области измерения времени для многих пульсаров удалось зарегистрировать регулярные изменения их периодов. Конечно, это исключ ительно малые изменения, и только за миллионы лет можно ожидать увеличен ия периода вдвое. Отношение текущей скорости вращения к замедлению вращения — один из сп особов оценки возраста пульсара. Несмотря на поразитель ную стабильность радиосигнала, некоторые пульсары иногда испытывают т ак называемые «нарушения». За очень короткий интервал времени (менее 2 ми нут) скорость вращения пульсара увеличивается на существенную величин у, а затем через некоторое время возвращается к той величине, которая был а до «нарушения». Полагают, что «нарушения» могут быть вызваны перегрупп ировкой массы в пределах нейтронной звезды. Но в любом случае точный мех анизм пока неизвестен. Так, пульсар «Вела» примерно раз в три года подвер гается большим «нарушениям», и это делает его очень интересным объектом для изучения подобных явлений. МАГНЕТАР Ы Некоторые нейтронные звезды, названные источниками повто ряющихся всплесков мягкого гамма-излучения - SGR, испускают мощные всплеск и «мягких» гамма-лучей через нерегулярные интервалы. Количество энерги и, выбрасываемое S GR при обычной вспыш ке, длящейся несколько десятых секунды. Солнце может излучить только за целый год. Четыре известные SGR находятся в пределах нашей Галактики и толь ко один - вне ее. Эти невероятные взрывы энергии могут быть вызваны «звезд о - трясениями» - мощными версиями землетрясений, когда разрывается твер дая поверхность нейтронных звезд и из их недр вырываются мощные потоки протонов, которые, увязая в магнитном п оле, испускают гамма - и рентгеновское излучение. Нейтронные звезды были идентифицированы как источники мощных гамма - всплесков после огромной гамма вспышки 5 марта 1979 года, когда было выброшено столько энергии в течен ие первой же секунды, сколько Солнце излучает за 1 000 лет. Недавние наблюден ия за одной из наиболее «активных» в настоящее время нейтронных звёзд, похоже, подтвержда ют теорию о том, что нерегулярные мощные всплески гамма- и рентгеновског о излучений вызваны «звездо – трясениями». В 1998 году внезапно очнулся от «дремоты» известный SGR, который 20 лет не подавал признаков активности и выплеснул почти столько же энергии, как и гамма-вспышка 5 марта 1979 года. Бол ьше всего поразило исследователей при наблюдении за этим событием резк ое замедление скорости вращения звезды, говорящее о ее разрушен ии. Для объяснения мощных гамма и рентгеновских вспышек была предложена модель магнетара - нейтронной звезды со сверхсильным магнитным полем. Если нейтронная зв езда рождается, вращаясь очень быстро, то совместное влияние вращения и конвекции, которая играет важную роль в первые несколько секунд существования нейтронной звезды, может создать огромное магнитное поле в результате сложного процесса, и звестного как «активное динамо» (таким же способом создается поле внутр и Земли и Солнца). Теоретики были поражены, обнаружив, что такое динамо, ра ботая в горячей, новорожденной нейтронной звезде, может создать магнитное поле, в 10 000 раз б олее сильное, чем обычное поле пульсаров. Когда звезда охлаждается (секунд че рез 10 или 20), конвекция и действие динамо прекращаются, но этого времени вполне доста точно, что- бы успело возникнуть нужное поле. Магнитное поле вращающ егося электропроводящего шара бывает неустойчивым, и резкая перестройка его ст руктуры может сопровождаться выбросом колоссальных количеств энергии (наглядный пример такой неустойчивости — периодическая переброска ма гнитных полюсов Земли). Аналогичные вещи случаются и на Солнце, во взрывн ых событиях, названных «солнечными вспышками». В магнетаре доступная ма гнитная энергия огромна, и этой энергии вполне достаточно для мощи таких гигантских вспышек, как 5 марта 1979 и 27 августа 1998 годов. Подобные события неиз бежно вызывают глубокую ломку и изменен ия в структуре не только электрических токов в объеме нейтронной звезды, но и ее твердой коры. Другим загадочным типо м объектов, которые испускают мощное рентгеновское излучение во время п ериодических взрывов, являются так называемые аномальные рентгеновски е пульсары — АХР. Они отличаются от обычных рентгеновских пульсаров тем , что излучают только в рентгеновском диапазоне. Ученые полагают, что SGR и А ХР являются фазами жизни одного и того же класса объектов, а именно магнетаров, или не йтронных звезд, которые гамма - кванты, черпая энергию из магнитного поля. И хотя магнетары на сегодня остаются детищами теоретиков, и нет достаточ ных данных, подтверждающих их существование, астрономы упорно ищут нужн ые доказательства. БЕСПОКОЙ НОЕ СОСЕДСТВО Знаменитая космическая обсерватория «Чандра» обнаружила сотни объект ов (в том числе и в других галактиках), свидетельствующих о том, что не всем нейтронным звездам предназначено вести жизнь в одиночестве. Такие объекты рождаются в двой ных системах, которые пережили взрыв сверхновой, создавший нейтронную з везду. А иногда случается, что одиночные нейтронные звезды в плотных зве здных областях типа шаровых скоплений захватывают себе компаньона. В та ком случае нейтронная звезда будет «красть» вещество у своей соседки. И в зависимости оттого, насколько массивная звезда составит ей компанию, э та «кража» будет вызывать разные последствия. Газ, текущий с компаньон а, массой, меньшей, чем у нашего Солнца, на такую «крошку», как нейтронная з везда, не сможет сразу упасть из - за своего слишком большого углового мом ента. Поэтому он создает вокруг нее так называемый аккреционный диск из «украденной» материи. Трение при накручивании на нейтронную звезду и сж атие в гравитационном поле разогревает газ до миллионов градусов, и он н ачинает испускать рентгеновское излучение. Другое интересное явление, связанное с строчными звездами, имеющими мал о- пассивного компаньона, — рентгеновские вспышки (барстеры). Они обычно длятся от нескольких секун д до нескольких минут и в максимуме дают звезде светимость, почти в 100 тыся ч раз превышающую светимость Солнца. Эти вспышки объясняют тем, что, когд а водород и гелий переносятся на нейтронную звезду с компаньона, они обр азуют плотный слой. Постепенно этот слой становится настолько плотным и горячим, что начинается реакция термоядерного синтеза и выделяется огр омное количество энергии. По мощности это эквивалентно взрыву всего яде рного арсенала землян на каждом квадратном сантиметре поверхности ней тронной звезды в течение минуты. Совсем другая картина н аблюдается, если нейтронная звезда имеет массивного компаньона. Звезда- гигант теряет вещество в виде звездного ветра (исходящего от ее поверхно сти потока ионизированного газа), и огромная гравитация нейтронной звез ды захватывает часть этого вещества себе. Но здесь вступает в свои права магнитное поле, которое заставляет падающее вещество течь по силовым ли ниям к магнитным полюсам. Это означает, что рентгеновское излучение, пре жде всего, генерируется в горячих точках на полюсах, и если магнитная ось и ось вращения звезды не совпадают, то яркость звезды оказывается переме нной — это тоже пульсар, но только рентгеновский. Нейтронные звезды в рентгеновских пульсарах имеют компаньонами яркие звезды-гиганты. В барстерах же компаньонами нейтронных звезд являются с лабые по блеску звезды малых масс. Возрас т ярких гигантов не превышает нескольких десятков миллионов лет, тогда к ак возраст «слабых» звезд - карликов может насчитывать миллиарды лет, по скольку первые гораздо быстрее расходуют свое ядерное топливо, чем втор ые. Отсюда следует, что барстеры — это старые системы, в которых магнитно е поле успело со временем ослабеть, а пульсары — относительно молодые, и потому магнитные поля в них сильнее. Может быть, барстеры когда-то в прошл ом пульсировали, а пульсарам еще предстоит вспыхивать в будущем. С двойными системами св язывают и пульсары с самыми короткими периодами (менее 30 миллисекунд) — т ак называемые миллисекундные пульсары. Несмотря на их быстрое вращение, они оказываются не молодыми, как следовало бы ожидать, а самыми старыми. Возникают они из двойных систем, где старая, медленно вращающаяся нейтро нная звезда начинает поглощат ь материю со своего, тоже уже состарившегося компаньона (обычно красного гиганта). Падая на поверхность нейтронной звезды, материя передает ей вр ащательную энергию, заставляя крутиться все быстрее. Происходит это до т ех пор, пока компаньон нейтронной звезды, почти освобожденный от лишней массы, не станет белым карликом, а пульсар не оживет и не начнет вращаться со скоростью сотни оборотов в секунду. Впрочем, недавно астрон омы обнаружили весьма необычную систему, где компаньоном миллисекундн ого пульсара является не белый карлик, а гигантская раздутая красная зве зда. Ученые полагают, что они наблюдают эту двойную систему как раз в стад ии «освобождения» красной звезды от лишнего веса и превращения в белого карлика. Если эта гипотеза неверна , тогда звезда-компаньон может быть обычной звездой из шарового скоплени я, случайно захваченной пульсаром. Почти все нейтронные зв езды, которые известны в настоящее время, найдены или в рентгеновских дв ойных системах, или как одиночные пульсары. И вот недавно «Хаббл» заметил в видимом свете н ейтронную звезду, которая не является компонентом двойной системы и не п ульсирует в рентгеновском и радиодиапазоне. Это дает уникальную возмож ность точно определить ее размер и внести коррективы в представления о с оставе и структуре этого причудливого класса выгоревших, сжатых гравит ацией звезд. Эта звезда была обнаружена впервые как рентгеновский источ ник и излучает в этом диапазоне не потому, что собирает водородный газ, ко гда движется в пространстве, а потому, что она все еще молода. Возможно, он а является остатком одной из звезд двойной системы. В результате взрыва сверхновой эта двойная система разрушилась, и бывшие соседи начали неза висимое путешествие по Вселенной.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
С 9ти до 11ти фирма трудилась, не покладая рук. А потом починили интернет...
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по астрономии, авиации, космонавтике "Нейтронные звёзды (пульсары)", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru