न्यूट्रॉन तारे और पल्सर

एक न्यूट्रॉन तारा सूर्य के द्रव्यमान से अधिक द्रव्यमान को एक शहर के आकार के गोले में समाहित करता है, जो न्यूट्रॉन अपघटन और परमाणु बलों द्वारा समर्थित होता है; जब यह घूमता है और विकिरण उत्सर्जित करता है, तो हम इसे एक पल्सर के रूप में देखते हैं।

Definition

एक न्यूट्रॉन तारा एक सघन तारकीय अवशेष है जो परमाणु नाभिक से कुछ गुना अधिक सघन होता है, जो मुख्य रूप से न्यूट्रॉन अपघटन दबाव और परमाणु बलों द्वारा समर्थित होता है, और एक पल्सर एक तेजी से घूमने वाला, दृढ़ता से चुम्बकित न्यूट्रॉन तारा है जिसे विकिरण के स्पंदनों के रूप में देखा जाता है।

Scope

यह विषय कोर-कोलैप्स सुपरनोवा में न्यूट्रॉन तारों के निर्माण, उनकी आंतरिक संरचना और खराब ज्ञात सघन-पदार्थ समीकरण की स्थिति, अधिकतम न्यूट्रॉन-तारा द्रव्यमान, घूर्णन-संचालित पल्सर और घड़ियों के रूप में उनके उपयोग, और मैग्नेटार के अत्यधिक चुंबकीय क्षेत्रों को शामिल करता है।

Core questions

• न्यूट्रॉन तारे कैसे बनते हैं और उन्हें क्या सहारा देता है?
• न्यूट्रॉन तारे के अंदर का पदार्थ कैसा होता है?
• पल्सर नियमित स्पंदन क्यों उत्सर्जित करते हैं?
• एक न्यूट्रॉन तारे का अधिकतम द्रव्यमान कितना हो सकता है?

Key concepts

• न्यूट्रॉन अपघटन
• अवस्था का समीकरण
• पल्सर
• चुंबकीय द्विध्रुव
• स्पिन-डाउन
• मैग्नेटार
• ग्लिच

Key theories

न्यूट्रॉन अपघटन और सघन-पदार्थ अवस्था का समीकरण

न्यूट्रॉन तारे न्यूट्रॉन अपघटन दबाव द्वारा समर्थित होते हैं जो प्रतिकारक परमाणु बल द्वारा कठोर होता है; उनकी संरचना नाभिकीय घनत्व से परे पदार्थ की अवस्था के समीकरण से प्राप्त होती है, जो द्रव्यमान और त्रिज्या तथा अधिकतम द्रव्यमान के बीच संबंध स्थापित करती है।

पल्सर का घूर्णनशील चुंबकीय द्विध्रुव मॉडल

एक पल्सर एक तेजी से घूमने वाला न्यूट्रॉन तारा है जिसका प्रबल, गलत संरेखित चुंबकीय क्षेत्र अपने ध्रुवों के साथ विकिरण के बीमों को प्रसारित करता है; जैसे ही तारा घूमता है, बीम पृथ्वी से होकर गुजरता है, जिससे देखे गए घड़ी जैसे स्पंदन उत्पन्न होते हैं जबकि चुंबकीय ब्रेकिंग धीरे-धीरे घूर्णन को धीमा कर देती है।

Mechanisms

जब एक विशाल तारे का लौह कोर ढह जाता है, तो इलेक्ट्रॉन प्रोटॉन के साथ मिलकर न्यूट्रॉन बनाते हैं और कोर लगभग बीस किलोमीटर के न्यूट्रॉन तारे में बदल जाता है। कोणीय संवेग और चुंबकीय प्रवाह के संरक्षण से यह एक विशाल चुंबकीय क्षेत्र के साथ तेजी से घूमता रहता है; क्षेत्र रेखाओं के साथ त्वरित आवेशित कण स्पंदनों के रूप में देखे जाने वाले बीमयुक्त विकिरण का उत्पादन करते हैं, जबकि चुंबकीय बल धीरे-धीरे इसकी घूर्णी ऊर्जा को कम करते हैं।

Clinical relevance

न्यूट्रॉन तारे अति-नाभिकीय घनत्वों पर पदार्थ के लिए और प्रबल-क्षेत्र गुरुत्वाकर्षण के लिए प्राकृतिक प्रयोगशालाएँ हैं; मिलीसेकंड पल्सर परमाणु घड़ियों के बराबर हैं और इनका उपयोग सामान्य सापेक्षता का परीक्षण करने और गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज के लिए किया जाता है, और न्यूट्रॉन-तारा विलय से भारी तत्व और पता लगाने योग्य गुरुत्वाकर्षण-तरंग संकेत उत्पन्न होते हैं।

History

बाडे और ज़्विकी ने 1934 में न्यूट्रॉन तारों का प्रस्ताव रखा, ओपेनहाइमर और वोल्कोफ ने 1939 में उनका मॉडल बनाया, और जोसेलिन बेल बर्नेल ने 1967 में पहले पल्सर की खोज की; पैसिनी और गोल्ड ने जल्द ही पल्सर को घूमने वाले चुम्बकित न्यूट्रॉन तारों के रूप में पहचाना, एक ऐसी तस्वीर जिसकी पुष्टि क्रैब सुपरनोवा अवशेष में पल्सर द्वारा हुई।

Debates

न्यूट्रॉन-तारा अवस्था का समीकरण और अधिकतम द्रव्यमान

नाभिकीय घनत्व से ऊपर पदार्थ का व्यवहार, और इसलिए अधिकतम न्यूट्रॉन-तारा द्रव्यमान और क्वार्क पदार्थ जैसे विदेशी चरणों की संभावित उपस्थिति, अनिश्चित बनी हुई है; द्रव्यमान और त्रिज्या माप तथा गुरुत्वाकर्षण-तरंग अवलोकन धीरे-धीरे संभावनाओं को कम कर रहे हैं।

Key figures

• Jocelyn Bell Burnell
• Antony Hewish
• Fritz Zwicky
• Franco Pacini

Seminal works

• hewish1968
• shapiro1983

Frequently asked questions

इतनी छोटी चीज़ इतनी भारी कैसे हो सकती है?

एक न्यूट्रॉन तारे में, गुरुत्वाकर्षण ने पदार्थ को परमाणु नाभिक के घनत्व के बराबर या उससे अधिक घनत्व तक कुचल दिया है, इसलिए एक चम्मच पदार्थ का वजन अरबों टन होगा; यह एक सौर द्रव्यमान से अधिक को केवल लगभग दस किलोमीटर की त्रिज्या के भीतर समाहित करने देता है।

पल्सर इतनी नियमित रूप से स्पंदन क्यों करते हैं?

एक पल्सर अपने चुंबकीय ध्रुवों से संकीर्ण बीमों में विकिरण उत्सर्जित करता है, और क्योंकि न्यूट्रॉन तारा तेजी से और लगातार घूमता है, हर बार जब एक बीम पृथ्वी से होकर गुजरता है तो हम एक स्पंदन रिकॉर्ड करते हैं, जिससे पल्सर ज्ञात सबसे सटीक प्राकृतिक घड़ियों में से एक बन जाते हैं।