The life cycle of a neutron star - David Lunney

Переводчик: Ilya Vyvcharuk Редактор: Ростислав Голод

About once every century,

Примерно раз в сто лет

a massive star somewhere in our galaxy

у огромной звезды где-то в глубинах нашей Галактики

runs out of fuel.

заканчивается топливо.

This happens after millions of years of heat and pressure

Это происходит после того, как в течение миллионов лет

из-за высоких температур и давления водород в звезде преобразуется

have fused the star’s hydrogen

into heavier elements like helium, carbon, and nitrogen— all the way to iron.

в более тяжёлые элементы, такие как гелий, углерод и азот — вплоть до железа.

No longer able to produce sufficient energy to maintain its structure,

Больше не способная выделять достаточно энергии на поддержание своей структуры,

it collapses under its own gravitational pressure and explodes in a supernova.

она сжимается под действием гравитационного давления,

и происходит вспышка сверхновой.

The star shoots most of its innards into space,

Звезда выбрасывает бо́льшую часть своего содержимого в космос,

seeding the galaxy with heavy elements.

усеивая Галактику тяжёлыми элементами.

But what this cataclysmic eruption leaves behind might be even more remarkable:

Гораздо больше поражает то, что остаётся после этого чудовищного взрыва:

a ball of matter so dense that atomic electrons

шар материи такой плотности, что атомные электроны

collapse from their quantum orbits into the depths of atomic nuclei.

сходят со своих квантовых орбит и попадают в глубины атомного ядра.

The death of that star is the birth of a neutron star:

Смерть старой звезды — это рождение нейтронной звезды,

one of the densest known objects in the universe,

одного из самых плотных небесных тел во Вселенной,

and a laboratory for the strange physics of supercondensed matter.

а также лаборатории загадочных процессов физики сверхплотного вещества.

But what is a neutron star?

Но что представляет собой нейтронная звезда?

Think of a compact ball inside of which protons and electrons fuse into neutrons

Представьте небольшой шар, в котором протоны и электроны сливаются в нейтроны

and form a frictionless liquid called a superfluid—

и образуют жидкость без трения, которая называется сверхжидкостью

surrounded by a crust.

и которая окружена твёрдой оболочкой.

This material is incredibly dense –

Этот материал невероятно плотный —

the equivalent of the mass of a fully-loaded container ship

эквивалент массы полностью загруженного грузового контейнеровоза,

squeezed into a human hair,

сжатого до толщины волоса человека,

or the mass of Mount Everest in a space of a sugar cube.

или массы горы Эверест размером с кубик сахара.

Deeper in the crust, the neutron superfluid forms different phases

Внутри оболочки нейтронная сверхжидкость образует разные фазы,

that physicists call “nuclear pasta,”

которые физики называют «ядерные макароны»,

as it’s squeezed from lasagna to spaghetti-like shapes.

при этом они как бы пластины для лазаньи, скрученные в макаронины в форме спагетти.

The massive precursors to neutron stars often spin.

Массивные предшественники нейтронных звёзд зачастую вращаются.

When they collapse,

При их разрушении

stars that are typically millions of kilometers wide

звёзды, которые обычно достигают миллионов километров в ширину,

compress down to neutron stars that are only about 25 kilometers across.

сжимаются до нейтронных звёзд диаметром около 25 километров.

But the original star’s angular momentum is preserved.

Но собственный момент импульса звезды сохраняется.

So for the same reason that a figure skater’s spin accelerates

По той же причине, по которой вращение фигуристов ускоряется,

when they bring in their arms,

когда они прижимают руки к телу,

the neutron star spins much more rapidly than its parent.

нейтронная звезда вращается намного быстрее исходной звезды.

The fastest neutron star on record rotates over 700 times every second,

Рекорд самой быстрой нейтронной звезды — 700 оборотов в секунду,

which means that a point on its surface whirls through space

что означает, что точка на её поверхности вращается в пространстве

at more than a fifth of the speed of light.

быстрее одной пятой скорости света.

Neutron stars also have the strongest magnetic field of any known object.

Нейтронные звёзды обладают самым сильным магнитным полем среди небесных тел.

This magnetic concentration forms vortexes

Эта магнитная концентрация образует вихри,

that radiate beams from the magnetic poles.

которые испускают лучи от магнитных полюсов.

Since the poles aren’t always aligned with the rotational axis of the star,

Поскольку полюса не всегда совпадают с осью вращения звезды,

the beams spin like lighthouse beacons,

лучи вращаются как сигнальные прожекторы на маяках,

which appear to blink when viewed from Earth.

если наблюдать с Земли, может показаться, что они мерцают.

We call those pulsars.

Мы называем их пульсары.

The detection of one of these tantalizing flashing signals

Обнаружив один из таких неуловимых мигающих сигналов,

by astrophysicist Jocelyn Bell in 1967

астрофизик Джоселин Белл в 1967 году

was in fact the way we indirectly discovered neutron stars

фактически косвенно стала первооткрывательницей

in the first place.

нейтронных звёзд.

An aging neutron star’s furious rotation slows over a period of billions of years

Стремительное вращение нейтронной звезды замедляется в течение миллиардов лет,

as it radiates away its energy in the form of electromagnetic and gravity waves.

за это время она отдаёт энергию в форме электромагнитных и гравитационных волн.

But not all neutron stars disappear so quietly.

Но не все нейтронные звёзды исчезают незаметно.

For example, we’ve observed binary systems

Например, мы наблюдали системы двойных звёзд,

where a neutron star co-orbits another star.

в которых нейтронная звезда обращается по орбите другой звезды.

A neutron star can feed on a lighter companion,

Нейтронная звезда может расти за счёт более лёгкой парной звезды,

gorging on its more loosely bound atmosphere

захватывая её менее связанную атмосферу,

before eventually collapsing cataclysmically into a black hole.

прежде чем в итоге превратиться в чёрную дыру.

While many stars exist as binary systems,

Хотя многие звёзды существуют в виде двойных систем,

only a small percentage of those end up as neutron-star binaries,

только малый процент из них превращается в двойные системы из нейтронных звёзд,

where two neutron stars circle each other in a waltz doomed to end as a merger.

в которых две нейтронные звезды словно кружатся в вальсе и обречены на слияние.

When they finally collide, they send gravity waves through space-time

Столкнувшись, они излучают гравитационные волны сквозь пространство и время,

like ripples from a stone thrown into a calm lake.

как волны от камня, брошенного в спокойную гладь озера.

Einstein’s theory of General Relativity

В рамках общей теории относительности Эйнштейна

predicted this phenomenon over 100 years ago, but it wasn't directly verified

это явление предсказали ещё 100 лет назад, но оно так и не было доказано

until 2017,

вплоть до 2017 года,

when gravitational-wave observatories LIGO and VIRGO

когда в гравитационно-волновых обсерваториях LIGO и VIRGO

observed a neutron star collision.

провели наблюдения над столкновением нейтронной звезды.

Other telescopes picked up a burst of gamma rays and a flash of light,

Другие телескопы зафиксировали вспышку гамма-излучения и мерцание света,

and, later, x-rays and radio signals, all from the same impact.

и позже — рентгеновские лучи и радиосигналы от того же воздействия.

That became the most studied event in the history of astronomy.

Это стало самым изученным событием в истории современной астрономии.

It yielded a treasure trove of data

В результате собран кладезь бесценных данных,

that’s helped pin down the speed of gravity,

на основании которых удалось рассчитать силу гравитации,

bolster important theories in astrophysics,

подтвердить важные теории в астрофизике,

and provide evidence for the origin of heavy elements like gold and platinum.

найти доказательства происхождения тяжёлых элементов, таких как золото и платина.

Neutron stars haven’t given up all their secrets yet.

Нейтронные звёзды пока не раскрыли все свои секреты.

LIGO and VIRGO are being upgraded to detect more collisions.

LIGO и VIRGO постоянно совершенствуются в целях обнаружения новых столкновений.

That’ll help us learn what else

Это поможет нам узнать, что же ещё

the spectacular demise of these dense, pulsating, spinning magnets

впечатляющая гибель этих сверхплотных, пульсирующих, вращающихся небесных тел

can tell us about the universe.

может поведать нам о Вселенной.