8. Почему нейтронные звёзды очень плотные?

Чтобы ответить на этот вопрос надо посмотреть, какое строение атома. Атом – наименьшая частица химического элемента. В центре атома расположено ядро, вокруг которого вращаются электроны. Ядро имеет положительный заряд, электроны – отрицательный. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Протон имеет положительный заряд, нейтрон никакого заряда не имеет. Для простого понимания вполне достаточно и переходим к размерам атома.

Атом имеет размер 1×10-10 метров, атомное ядро – 1×10-15 метров, размер электрона точно не определён,  и приблизительно составляет 1×10-19 метров. Но сама точность особого значения не имеет, главное понять расстояние между атомным ядром и электронами. Кстати, электроны движутся вокруг ядра со скоростью около 2000 (две тысячи) километров в секунду! В проводнике под действием тока скорость свободных электронов не большая – 0,2-6 мм/сек, в зависимости от проводника. Скорость 300 000 километров в секунду – это скорость электрического поля, но не электронов в проводнике. Масса атома сосредоточена в атомном ядре, его плотность составляет 1×1014 г/см3 или 100 000 000 тон/см3.

А теперь представим размеры атома в масштабе. Представим атомное ядро диаметром 1 миллиметр, тогда размер электрона будет 1×10-4 мм, тогда диаметр атома составит 100 метров. Если представить атомное ядро диаметром 10 метров, то диаметр электрона будет 1 (один) миллиметр, диаметр атома составит 1000 (одна тысяча) километров. Если представить атомное ядро в величину с наше Солнце, то радиус атома составит в 11 раз больше, чем расстояние от Солнца до орбиты Плутон.

Получается, что плотность Солнечной системы плотнее, чем плотность атома, и все вещества очень прозрачны. Тогда почему нельзя проходить сквозь стены, ведь атомные ядра могли пройти мимо один от одного и не зацепиться? А дело всё в том, что атомные ядра и электроны связаны между собой магнетизмом. Эти силы очень велики. Благодаря этим силам существует Вселенная и мы с вами. Чтобы разорвать атомное ядро или соединить два ядра в одно, необходимы очень много энергии.

Когда звезда горит, то ядерная реакция внутри не позволяет сжиматься веществу до большой плотности. Но когда всё топливо сгорает, ядерная реакция прекращается, тогда уже ничто не мешает звезде сжиматься. Возникает очень большое давление и ядра атомов начинают «втискиваться» в оболочку соседних атомов, но ядра ещё не сливаются один с другим. Этому противодействуют силы магнетизма, так как ядра атомов имеют одноименный положительный заряд, а одноименные заряды отталкиваются. И звезда становиться белым карликом с достаточно плотным веществом – 105-109 г/см3 или 0,1-1000 тон/см3, в зависимости от массы звезды. Размеры белых карликов примерно, как наша Земля.

Из звезды массы нашего Солнца нейтронная звезда не образуется. Нейтронные звёзды образуются в результате взрыва  больших звёзд с массой 10-35 масс Солнца. Когда на таких звёздах заканчивается топливо для ядерной реакции, звезда начинает сжиматься. Ядро звезды сжимается до очень большой плотности и наступает момент, когда оно уже не может сжиматься под действием давления внешних слоёв. Тогда начинает резко увеличиваться выделение энергии, что и приводит к взрыву. А взрыв направлен во все стороны и к центру звезды. Внешние слои звезды разлетаются в разные стороны, а ядро звезды от взрыва так сильно сжимается, что электроны начинают вдавливаться в ядра атома, а ядра в свою очередь прижиматься один к одному, преодолевая силы магнетизма. Ядро звезды превращается в нейтронную звезду, плотность которых достигает 1012 до 1015 г/см3, или 1 000 000 – 1 000 000 000 тон/см3. Диаметр нейтронной звезды составляет 10-20 километров. При сжатии звезды, у неё сохраняется угловой момент, поэтому возрастает скорость вращения вокруг своей оси. Некоторые нейтронные звёзды вращаются со скоростью до 1000 оборотов в секунду.

Нейтронная звезда – это такая звезда, в которой атомы разрушаются, и ядра прижаты один к одному огромными силами тяжести. В нейтронной звезде свободного пространства нет. При дальнейшем сжатии, какое происходит на очень массивных звёздах, гигантские силы гравитации разрушают уже и атомные ядра, и звезда проваливается в чёрную дыру.        

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

1 + 7 =