Pozostałości gwiazd, znane jako gwiazdy neutronowe, są efektem końcowym długiej podróży ewolucyjnej tych kosmicznych ciał. Ich geneza wiąże się z ogromnymi gwiazdami, których masa przekraczała wielokrotnie masę Słońca. Gdy te gwiazdy dobiegły końca swojego istnienia, zakończyły życie w dramatycznych okolicznościach, eksplodując jako supernowe.
Takie wybuchy są nie tylko spektakularnym zjawiskiem, ale również katalizatorem powstawania gwiazd neutronowych. To właśnie w wyniku tych kosmicznych eksplozji rodzą się te niezwykle gęste i małe obiekty, które stanowią ostatni etap w życiu niektórych gwiazd.
Powstawanie gwiazd neutronowych
Po eksplozji supernowej, która rozrzuca zewnętrzne warstwy gwiazdy, zostaje jedynie jej rdzeń, w którym procesy fuzji nuklearnej już nie zachodzą. Brak ciśnienia wytworzonego przez fuzję sprawia, że nie ma ono czym równoważyć sił grawitacyjnych, co prowadzi do wzrostu gęstości gwiazdy i kolapsu rdzenia. W skład materii, która nas otacza, wchodzą protony, neutrony i elektrony. Protony o dodatnim ładunku elektrycznym oraz elektrycznie neutralne neutrony tworzą jądra atomów, wokół których orbitują elektrony o ładunku ujemnym.
Podczas kolapsu gwiazdy, ogromne ciśnienie powoduje połączenie się protonów z elektronami, co skutkuje procesem zwanym neutronizacją. W wyniku tego procesu powstają neutrony, które stanowią główny składnik gwiazd neutronowych, mogące zawierać nawet do 90% neutronów. Struktura tych gwiazd jest jeszcze nie do końca poznana; mogą one być zbudowane z neutronów w stanie nadciekłym, który charakteryzuje się brakiem lepkości, lub z innego, niezidentyfikowanego jeszcze stanu materii. Mimo że gwiazda neutronowa jest niewielka w skali kosmosu, jej masa może wynosić od 1,1 do 2,3 masy naszego Słońca. Gdyby masa gwiazdy neutronowej była większa, mogłaby ona przekształcić się w czarną dziurę, natomiast mniejsza masa skutkowałaby powstaniem białego karła, co jest przewidywanym końcem życia naszego Słońca.
Wyjątkowe gwiazdy neutronowe – pulsary
Gwiazdy, które są przodkami gwiazd neutronowych, charakteryzują się ruchem obrotowym. W trakcie procesu kompresji, kiedy ich rozmiary maleją, ich obroty przyspieszają. Jest to efekt działania zasady zachowania momentu pędu, analogicznie do sytuacji, gdy łyżwiarz figurowy, zaciągając ręce do ciała, zwiększa swoją prędkość obrotową. W przypadku gwiazd neutronowych, zjawisko to może prowadzić do emisji intensywnego promieniowania z ich biegunów magnetycznych, które rozchodzi się w przestrzeni kosmicznej.
Z biegiem czasu gwiazdy neutronowe zwalniają, jednak te, które nadal obracają się z dużą prędkością, mogą generować promieniowanie obserwowane z Ziemi jako regularne błyski. Te błyski są porównywalne do światła z latarni morskiej, które pojawia się i znika w miarę jej obrotu. Dzięki temu rytmicznemu „pulsowaniu” niektóre gwiazdy neutronowe zyskały miano pulsarów. Po milionach lat pulsary tracą energię i przekształcają się w typowe gwiazdy neutronowe. Chociaż znanych jest tylko około tysiąca pulsarów, szacuje się, że w naszej Galaktyce może istnieć setki milionów starszych gwiazd neutronowych.
Niewyobrażalna gęstość gwiazd neutronowych
Gwiazdy neutronowe, choć ich średnice nie przekraczają zazwyczaj 20 kilometrów, charakteryzują się masą przewyższającą masę naszego Słońca. Ich gęstość jest wręcz zdumiewająca i oszacowano ją na poziomie 2×10^15 g/cm^3. Przykładowo, gdyby można było stworzyć kostkę cukru z materii gwiazdy neutronowej, na Ziemi ważyłaby ona około stu milionów ton. Innym obrazowym porównaniem jest wyobrażenie Słońca, które zostało skompresowane do rozmiarów miasta na Ziemi.
W centrum gwiazd neutronowych panują niesamowicie wysokie ciśnienia, które mogą przypominać te z początków wszechświata, z okresu Wielkiego Wybuchu. Niemniej jednak warunki te są nieosiągalne do zreplikowania na naszej planecie. Gwiazdy neutronowe wyróżniają się również potężną siłą grawitacji. Emitują one niewielką ilość światła widzialnego, lecz są niezwykle jasne, jeśli chodzi o promieniowanie rentgenowskie i fale radiowe.
Czy gwiazdy neutronowe przyczyniły się do powstania życia?
Promieniowanie emitowane przez pulsary jest niezwykle skoncentrowane i posiada unikalną cechę polaryzacji. Na każdym z biegunów gwiazdy neutronowej, promieniowanie to jest polaryzowane w przeciwnym kierunku. Kiedy takie promieniowanie napotyka na swojej drodze chmurę kosmicznego pyłu, ma zdolność do niszczenia zawartych w niej aminokwasów. Aminokwasy są kluczowymi składnikami białek, które stanowią fundament wszystkich form życia.
Zjawisko polaryzacji promieniowania pulsara ma znaczący wpływ na selektywne niszczenie określonych form aminokwasów. W rezultacie, na Ziemi przeważają aminokwasy o lewoskrętnej konfiguracji. Możliwe jest, że w przeszłości Układ Słoneczny znalazł się na drodze takiej destrukcyjnej wiązki promieniowania z pulsara, co doprowadziło do redukcji aminokwasów prawoskrętnych. To zjawisko może być odpowiedzialne za obserwowaną obfitość lewoskrętnych aminokwasów w meteorytach oraz za budowę życia na naszej planecie, które opiera się głównie na tych lewoskrętnych formach.
Zostaw komentarz