Оглавление

Аннотация. 3

Вступление. Мир минералов. 4

Теоретическая  часть. Минералы, их классификация и основные характеристики. 5

Практическая часть. Краткое описание стенда «Немного о крымских минералах из моей коллекции». 8

Заключение. 9

Список использованных источников. 9

Аннотация

Тема проектной работы: Немного о крымских минералах из моей коллекции

Продукт проектной работы: Стенд

Краткое описание продукта: Стенд с образцами минералов из личной коллекции и кратким описанием свойств.

Актуальность и новизна работы: Крым — уникальный естественный музей. Разнообразие мира минералов и доступность объектов природы практически в любое время года стимулируют интерес жителей и многочисленных гостей к минеральному царству полуострова. Не миновала и меня тяга к познанию минералов. Актуальность моей исследовательской работы заключается в попытке дать описание образцов моей личной коллекции и дать пример такого описания для любого желающего.

Цели работы: создать стенд для кабинета физики с образцами крымских минералов и кратким описанием основных свойств. Для достижения сформулированных целей поставлены следующие задачи индивидуального проекта:

1. Отобрать и изучить информационные источники по теме работы.
2. Ознакомиться с понятием минералов, их классификацией.
3. Изучить физические свойства минералов.
4. Отобрать основные физические свойства минералов и описать имеющиеся образцы по этим свойствам.
5. Создать и распечатать текстовые документы с описанием минеральных образцов коллекции для стенда.
6. Сделать паспорт, стенд и презентацию  выполненной работы.

Объект исследования: образцы минералов

Предмет исследования: свойства и классификация минералов

Вступление. Мир минералов

Сколь разнообразные и удивительные тела рождает природа в недрах земли, хорошо знают те, кто когда-либо имел удовольствие осмотреть хорошее собрание минералов и не гнушался ползать по тёмным и грязным рудникам.

М.В. Ломоносов

Крым — уникальный естественный музей. Разнообразие геологической обстановки, богатство мира минералов, достаточно развитая горная промышленность и доступность объектов природы практически в любое время года стимулируют интерес жителей и многочисленных гостей к минеральному царству полуострова. Не миновала и меня тяга к познанию минералов.

Учёные издавна выделяли минеральный мир как составную часть природы, наряду с растительным и животным. К настоящему времени описано около трёх тысяч минералов. В Крыму известно около двухсот минералов. Типично крымскими являются сакиит, керченит, алуштит, митридатит и другие минеральные образования.

Велика роль минералов в развитии науки, культуры, техники, всей человеческой цивилизации. Минералы окружают нас всюду. Являясь продуктами природных физико-химических процессов, они входят в состав горных пород, руд, нерудных полезных ископаемых, почв. Многие минералы используются с незапамятных времен человеком.

Некоторые минералы имеют специфические, присущие только им физические свойства, используемые в хозяйственной деятельности человека. Например, некоторые виды слюды являются великолепными электроизоляторами, асбест — теплоизолятором, магнезит – огнеупорным веществом, кварц обладает свойствами, используемыми в радиоэлектронике, оптике, керамике и т. п. Физические характеристики минералов зависят от характера кристаллической решётки, составляющих химических элементов и присутствующих аморфных включений.

Практическая ценность того или иного материала для человека определяется его химическим составом (например, все металлы извлекаются из рудных минералов), физическими характеристиками (чаще всего — прочностью, твёрдостью и ковкостью). Ещё минералы поражают нас своей естественной красотой и изяществом, гармонией красок и внешнего вида. Особенно это относится к минералам, образующим драгоценные камни и отделочные материалы.

Теоретическая  часть. Минералы, их классификация и основные характеристики

Минерал — твёрдое вещество, образуемое природой, имеющее по всему телу однородный химический состав и одинаковую внутреннюю структуру. Слово минерал имеет латинское происхождение от "minerale", что означает "руда".

Некоторые минералы настолько своеобразны и неповторимы, что их определение не составляет труда. Диагностика других требует внимательного изучения, а нередко и применения испытаний. Главные характеристики минералов — химический состав и внутренняя кристаллическая структура устанавливаются на основе относительно сложных химических анализов и рентгеноструктурного метода.

Кроме внешних характеристик, каждый минерал обладает некоторыми физическими характеристиками, которые определяют многие его свойства. Для определения основных физических характеристик того или иного минерала можно использовать эти свойства, определяемые визуально (оптические свойства) или на основе простых лабораторных и даже полевых измерений (механические свойства). К таким свойствам минералов относятся блеск, цвет (в куске и порошке), прозрачность, спайность, твёрдость, плотность и некоторые другие.

Класс минерала: основой классификации минералов является химический состав минералов (это отражается в следующем пункте). По этому признаку различают такие классы минералов:

• Силикаты
• Оксиды
• Гидрооксиды (гидроокислы)
• Карбонаты
• Сульфаты
• Сульфиды
• Фосфаты
• Галоиды
• Самородные элементы
• Органические соединения

Химическая формула (состав)

Твёрдость характеризует сопротивляемость образца давящей, царапающей, сверлящей или другой подобной нагрузке. Чаще всего для определения твердости минералов используется царапанье его эталонным образцом минерала с известной твердостью. Твёрдость минерала зависит от его химического состава и внутреннего кристаллического строения. Твёрдость понижается при дефектах и неоднородной структуре камня.

Плотность — физическая характеристика минералов, определяется, как масса единицы объёма. Минералы, имеющие в своем составе химические элементы разной атомарной массы. Физическая плотность минералов зависит не только от массы составляющих их элементов, но и от плотности упаковки элементарных частиц, образующих элементы внутренней структуры. В минералогии применяют относительную плотность изучаемых минералов, которая определяется, как отношение массы образца, заключенного в единицу объёма, к массе воды при 4 °С, занимающей такой же объём.

Цвет — способность образца отражать или пропускать лишь определенную часть видимого светового спектра. Причинами, вызывающими окрашивание минералов в те или иные цвета являются:

— наличие в структуре минерала окрашивающих элементов - хромофоров. Хромофоры поглощают ту или иную часть светового спектра, а оставшаяся (непоглощенная) часть спектра придает минералу определенный цвет. Чаще всего в роли хромофоров выступают ионы меди, железа, магния, марганца, никеля, хрома, кобальта и некоторых других элементов.

— дефекты в структурно-кристаллической решётке минерала.

— наличие механических и аморфных примесей, не входящих в состав внутренней структуры минерала.

Цвет черты — цвет линии, оставляемой на матовой, неглазурованной поверхности фарфора, которая состоит из тонкого порошка минерала. Цвет черты является более постоянным признаком, которым пользуются при определении непрозрачных плотно окрашенных минералов, которых сложно квалифицировать.

По цвету кристаллов и цвету черты можно иногда установить наличие химических примесей и место минерала в изоморфном ряду. Цвет и черту темных минералов нужно рассматривать при ярком освещении.

Блеск — качественная характеристика отражения света поверхностью минерала. Различают:

• блеск металлический, при котором поверхность минерала блестит, словно металл (минералы группы самородных элементов, а также большинство зернистых соединений и некоторые окислы);
• приближающийся к металлическому – металлоидный, как, например, у графита;
• алмазный блеск - им обладает не только алмаз, но и некоторые другие минералы; примерами минералов с алмазным блеском являются киноварь, сера, касситерит и другие;
• стеклянный блеск (кварц, кальцит, и многие другие минералы);
• перламутровый – у талька и некоторых разновидностей слюды;
• жирный, когда поверхность минерала словно масляная (самородная сера или кварц);
• шёлковый блеск – у минералов с волокнистым строением – асбест, волокнистый гипс, а также стеклянный и алмазный блеск.

Прозрачность — свойство минерала пропускать через себя свет. В зависимости от степени прозрачности все минералы, наблюдающиеся в крупных кристаллах, делят на следующие группы:

• прозрачные        
• полупрозрачные
• непрозрачные    

Спайность — способность кристаллов и кристаллических зёрен раскалываться или расщепляться по определённым кристаллографическим направлениям. Это механическое свойство кристаллических сред связано с их внутренним строением (соотношение сил сцепления в кристаллической решетке) и не зависит от внешней формы кристаллов.

Степень совершенства проявления спайности определяется по принятой пятиступенчатой шкале:

• весьма совершенная — кристалл способен расщепляется на тонкие пластинки или листочки без затруднений, получить излом иначе как по спайности трудно (примеры: слюды, хлорит).
• совершенная — при которой кристаллы раскалываются молотком всегда получаются выколки по спайности, напоминающие настоящие кристаллы (полевой шпат, кальцит, галенит, каменная соль, ортоклаз).
• средняя — на обломках минералов видны плоскости спайности и неровные изломы по случайным направлениям (роговая обманка).
• несовершенная — спайность обнаруживается с трудом, изломы с неровными поверхностями (апатит, сера, оливин, аметист).
• весьма несовершенная — спайность практически отсутствует и обнаруживается в исключительных случаях (корунд, золото, платина, магнетит). Такие тела часто имеют раковистый излом.

Излом — характер сложных поверхностей, образующихся при расколе кристаллов или зёрен минералов в тех направлениях, где у них отсутствует спайность. Вид излома зависит от ряда механических свойств минерала и его кристаллической структуры. В большинстве случаев он отражают структуру и состав вещества. Внешний вид поверхности излома:

• занозистый (волокнистый, крючковатый) — у игольчатых, столбчатых форм: амфиболы, тальк
• землистый (рыхлый) — напоминает рыхлую почву: каолинит, глауконит
• зернистый — у мелкозернистых горных пород: гранит, базальт
• неровный — чередующиеся поверхности различной формы и размеров. Он характерен для минералов с несовершенной спайностью: апатит
• раковистый (оскольчатый) — излом напоминает раковину створки моллюска: обсидиан
• ступенчатый — раскол происходит частично по спайности (ортоклаз), он характерен для полевых шпатов
• шероховатый — как у известняка
• эластичный — как у битума

Изломы бывают ровные и не ровные.

Сингония — классификация кристаллографических групп симметрии, кристаллов и кристаллических решёток в зависимости от системы координат (координатного репера); группы симметрии с единой координатной системой объединяются в одну сингонию. Кристаллы, принадлежащие к одной и той же сингонии, имеют подобные углы и рёбра элементарных ячеек. Всё многообразие форм кристаллов группируется условно по степени сложности в семь крупных групп или систем.

Практическая часть. Краткое описание стенда «Немного о крымских минералах из моей коллекции»

Основной целью данной проектной работы было создать стенд для кабинета физики с образцами крымских минералов, собранных мною — обучающимся ГБПОУ РК «САТТ» Дудником Николаем.

Для этого  были подобраны 7 образцов минералов из моей личной коллекции: яшма, гагат, горный хрусталь, халцедон, агат, гипс, кремень. Для классификации минералов были отобраны информационные источники по теме работы, изучены физические свойства минералов и описаны имеющиеся образцы (см. Приложение 1. Описание образцов коллекции). Краткие описания представленных минералов распечатаны и вместе с образцами размещены на стенде. Также на нём содержится карта Крыма, на которой отмечены места обнаружения образцов.

Заключение

Подводя итоги своей  работы, я могу сказать, что несмотря на давний интерес к поиску и коллекционированию крымских минералов, только при выполнении проекта я смог на совершенно новом уровне классифицировать минералы, выделяя определённые физические свойства, что поможет мне в дальнейшем для более грамотного формирования  моей колеекции. Также узнал много нового об уже имеющихся образцах. Думаю, что многим обучающимся будет интересен результат моей работы.

Список использованных источников

1. Физика. 10 класс. Пинский А.А., Кабардин О.Ф. Учебник. Углубленный уровень. ФГОС, - М.: Просвещение,  2014
2. Минералы А-Я. Список минералов Крыма (материал Александра Тищенко, 2012). [Электронный ресурс]: URL: http://geo.web.ru/druza/L-Krym.htm
3. Ю.А. Полканов. Минералы Крыма. Научно-популярный очерк.— Симферополь, 1989. [Электронный ресурс]: URL: http://www.bibliotekar.ru/2-9-25-mineraly-kryma/index.htm
4. Минералы и камни Крыма. Виртуальная коллекция фото лучших крымских образцов. [Электронный ресурс]: URL: https://vk.com/mineraly_kryma
5. Гранит и камень. Главные физические характеристики минералов. [Электронный ресурс]: URL: http://granit2006.ru/mineral/2-fiz_svojstva/index.shtm
6. Википедия. Минерал. [Электронный ресурс]: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB
7. Википедия. Сингония. [Электронный ресурс]: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B7%D1%80%D0%B0%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C_%D0%BC%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B0%D0%BB%D0%B0
8. Как определить минералы. [Электронный ресурс]: URL: http://www.treeland.ru/article/pomo/gems/how_to_identify_minerals
9. Кривцова Л.Д. Методические материалы к практическим работам по геологии. [Электронный ресурс]: URL: https://www.rsu.edu.ru/wp-content/uploads/e-learning/Krivcova_L_D_Posobie_po_geologii/rabotatri.htm
10.  Мир минералов. Каталог-определитель. [Электронный ресурс]: URL: http://mirmineralov.ru/opredelitel/index.html

Содержание:

Введение………………………………………………………………………..4

Нейтронная звезда……………………………………………………………..4

История открытия……………………………………………………………...6

Остывание нейтронных звёзд………………………………………………....7

Строение нейтронной звезды………………………………………………....7

Классификация нейтронных звезд…………………………………………..10
1. Радиопульсар (эжектор)
2. Пропеллер
3. Рентгеновский пульсар (аккретор)
4. Георотатор

Свойства нейтронной звезды………………………………………………..10

Насколько велика нейтронная звезда……………………………………….13

Парадоксы рождения нейтронных звезд……………………………………14

Заключение…………………………………………………………………...16

Список используемых источников………………………………………….16

Тема проекта:

Проект посвящен исследованию астрофизических проявлений релятивистских звезд, находящихся на конечных стадиях эволюции звезд —нейтронных звезд, истории открытия нейтронной звезды, строению, свойствам и классификациям нейтронных звёзд.

Актуальность работы:

Актуальность этих исследований связана с тем, что изучение этих объектов является важнейшей целью большого количества как наземных оптических, радио и ИК телескопов, так и космических обсерваторий во всем диапазоне электромагнитного спектра Черные дыры, нейтронные звезды и белые карлики обладают экстремально высокими плотностями и магнитными полями, которые невозможно изучать в лабораторных условиях, поэтому их изучение астрофизическими средствами является важнейшей задачей фундаментальной науки.

Цели работы:

Целью данной работы, является ознакомление с астрофизическим проявлением звезд, которые находятся на конечной стадии эволюции. Изучение истории открытия нейтронных звезд, строение, их свойства, классификация нейтронных звезд. Узнать какова величина звезды и происхождения нейтронных звезд.

Введение

В 1934 г. В. Бааде и Ф. Цвикки предложили идею нейтронных звезд — объектов с очень высокой плотностью и малыми радиусами, для которых гравитационная связь выражена гораздо сильнее, нежели для обычных звезд. Первые вычисления моделей нейтронных звезд были выполнены Р.Оппенгеймером и Дж. М. Волковым, которые предположили, что вещество нейтронной звезды должно состоять из идеального газа свободных нейтронов с высокой плотностью. Открытие в 1962 г. космических рентгеновских источников внесолнечного

происхождения вызвало резкий подъем интереса к нейтронным звездам. В конце 1967 г. были открыты пульсары. Т. Голд высказал предположение, что они представляют собой вращающиеся нейтронные звезды, и сейчас эта интерпретация общепринята. Еще больше стимулировало исследования открытие спутником «Ухуру» в 1971 г. пульсирующих компактных рентгеновских источников («рентгеновских пульсаров»). Один из самых активных исследователей нейтронных звезд — Норман Гленденнинг из американской лаборатории Беркли — увлекся ими ещё в 1980-х.. И сейчас его давние и современные идеи служат предметом оживленных дискуссий. На сегодняшний день нам известно, что нейтронные звезды – сверхплотные звезды, образующиеся в результате взрыва сверхновой.  Известно ≈ 1200 объектов, которые относят к нейтронным звёздам. Около 1000 из них расположены в пределах нашей галактики.

Нейтронная звезда

Нейтронная звезда - исторически сложившееся (не достаточно корректное) название типичных звездных остатков, являющихся результатом гравитационного коллапса массивной звезды во время взрыва сверхновой Типа II. У "нейтронных звезд" суммарное число нейтронов превышает суммарное число протонов, которые являются элементарными частицами, входящими в состав атомных ядер барионного вещества. Кроме протонов и нейтронов (связанных в атомные ядра), "нейтронная звезда" состоит из электронов - в противном случае ее бы разорвало кулоновское поле протонов. "Нейтронные звезды" очень горячие объекты, их вещество находится в состоянии высокотемпературной плазмы, и дальнейший коллапс "нейтронных звезд" сдерживается электромагнитными полями элементарных частиц.

Поскольку нейтроны являются нестабильными элементарными частицами, то звезды (в том числе и "нейтронные звезды") из свободных нейтронов состоять не могут, в них свободные нейтроны будут распадаться, создавая водород - топливо для звезды и поток электронных антинейтрино ( в соответствии со схемой распада свободного нейтрона). Что касается нейтронных ядер - то это из мира математических сказок.

Типичная "нейтронная звезда" имеет массу между 1.35 и 2.1 солнечных масс, и соответствующим радиусом около 12 км, при использовании уравнений состояния.

Плотность "нейтронной звезды" возрастает с ростом ее массы, и для большинства уравнений состояния, ее радиус уменьшается нелинейным образом. Напротив, солнечный радиус приблизительно в 60,000 раз превышает эти размеры.

Как предполагалось, "нейтронная звезда" должна достигать плотности: от   до  , что приблизительно равна средней плотности ядерного вещества . Предполагается, что плотность "нейтронной звезды" находится в диапазоне от   и увеличивается с глубиной до   или  глубоко внутри. Эта плотность приблизительно эквивалентна массе всей человеческой популяции, спрессованной до размеров сахарного кубика. 

Но доказательствами достижения в "нейтронной звезде" даже уровней плотностифизика не располагает, более того, сегодня эти цифры ставятся физикой под сомнение - гравитационные поля элементарных частиц, создаваемые их электромагнитными полями, не могут сжимать электромагнитные поля элементарных частиц, их породившие.
В общем случае, компактные звезды имеющие 1.44 солнечной массы, являются белыми карликами. В диапазоне от 2-х до 3-х солнечных масс (предел Толмана - Оппенгеймера-Волкова) возможно образование гипотетической "кварковой звезды" (название также расходится с составом, поскольку кварки в природе не найдены), однако это еще не доказано на практике. Ранее предполагалось, что гравитационный коллапс всегда случается в случае превышения в 5 раз солнечной массы звезды, и должен приводить к образованию гипотетической "черной дыры", но сегодня у физики на этот счет появились большие сомнения.

История открытия

Открытие в 1932 году новой элементарной частицы - нейтрона заставило астрофизиков задуматься над тем, какую роль он может играть в эволюции звезд. Два года спустя было высказано предположение о том, что взрывы сверхновых звезд связаны с превращением обычных звезд в нейтронные. Затем были выполнены расчеты структуры и параметров последних, и стало ясно, что если небольшие звезды (типа нашего Солнца) в конце своей эволюции превращаются в белых карликов, то более тяжелые становятся нейтронными.

В августе 1967 года радиоастрономы при изучении мерцаний космических радиоисточников обнаружили странные сигналы - фиксировались очень короткие, длительностью около 50 миллисекунд, импульсы радио - излучения, повторявшиеся через строго определенный интервал времени (порядка одной секунды). Это было совершенно не похоже на обычную хаотическую картину случайных нерегулярных колебаний радиоизлучения. После тщательной проверки всей аппаратуры пришла уверенность, что импульсы имеют внеземное происхождение. Вскоре были обнаружены еще три пульсирующих радиоисточника. Их период опять оказался много меньше характерных времен колебания и вращения всех известных астрономических объектов. Из-за импульсного характера излучения новые объекты стали называть пульсарами. Только через некоторое время астрофизики поняли, что пульсар – это и есть быстро вращающиеся нейронные звезды.

Остывание нейтронных звёзд

В момент рождения нейтронной звезды (в результате вспышки сверхновой), её температура очень высока — порядка 10¹¹ K (то есть на 4 порядка выше температуры в центре Солнца), но она очень быстро падает за счёт нейтринного охлаждения. Всего за несколько минут температура падает с 10¹¹ до 10⁹ K, за месяц — до 10⁸ K. Затем нейтринная светимость резко снижается (она очень сильно зависит от температуры), и охлаждение происходит гораздо медленнее за счёт фотонного (теплового) излучения поверхности. Температура поверхности известных нейтронных звёзд, у которых её удалось измерить, составляет порядка 10⁵—10⁶ K (хотя ядро, видимо, гораздо горячее).

Строение нейтронной звезды

Точная информация о составе нейтронных звезд отсутствует. На сегодняшний день ученые-астрофизики при изучении подобных объектов пользуются рабочей моделью, предложенной физиками – ядерщиками.

Предположительно, звездное вещество в результате коллапса трансформируется в нейтронную, сверхтекучую жидкость. Этому способствует огромное гравитационное притяжение, оказывающее постоянное давление на вещество. Такая «ядерная жидкая субстанция» называется вырожденный газ и в 1000 раз плотнее воды. Атомы вырожденного газа состоят из ядра и электронов, вращающихся вокруг него. При нейтронизации внутреннее пространство атомов под воздействием сил гравитации исчезает. Электроны сливаются с ядром, образуя нейтроны. Устойчивость сверхплотной субстанции придает внутренняя гравитация. В противном случае неизбежно началась бы цепная реакция, сопровождающаяся ядерным взрывом.

     
Условно рассматривая строение нейтронной звезды в микроскоп, можно выделить в строении объекта пять слоёв:

• атмосфера объекта;
• внешняя кора;
• внутренние слои;
• внешнее ядро;
• внутреннее ядро нейтронной звезды.

Атмосфера нейтронной звезды имеет толщину всего несколько сантиметров и является самым тонким слоем. По своему составу – это слой плазмы, отвечающий за тепловое облучение звезды. Далее идет внешняя кора, которая имеет толщину в несколько сот метров. Между внешней корой и внутренними слоями — царство вырожденного электронного газа. Чем глубже к центру звезды, тем быстрее этот газ становится релятивистским. Другими словами, внутри звезды происходящие процессы связаны с уменьшением доли атомных ядер. При этом количество свободных нейтронов увеличивается. Внутренние области нейтронной звезды представляют собой внешнее ядро, где нейтроны продолжают соседствовать с электронами и протонами. Толщина этого слоя субстанции составляет несколько километров, при этом плотность материи в десятки раз выше, чем плотность атомного ядра.

Весь этот атомарный супчик существует благодаря колоссальным температурам. В момент вспышки Сверхновой, температура нейтронной звезды составляет 1011К. В этот период новый небесный объект обладает максимальной светимостью. Сразу после взрыва наступает этап стремительного остывания, температура за несколько минут падает до отметки 109К. Впоследствии процесс остывания замедляется. Несмотря на то, что температура звезды все еще велика, светимость объекта снижается. Звезда продолжает светиться только за счет теплового и инфракрасного излучения.
 

Классификация нейтронных звезд

Взаимодействие нейтронной звезды с окружающим веществом определяют два основных параметра и, как следствие, их наблюдаемые проявления: период (скорость) вращения и величина магнитного поля. Со временем звезда расходует свою вращательную энергию, и её вращение замедляется. Магнитное поле также ослабевает. По этой причине нейтронная звезда за время своей жизни может менять свой тип. Ниже представлена номенклатура нейтронных звёзд в порядке убывания скорости вращения, согласно монографии В. М. Липунова. Поскольку теория магнитосфер пульсаров всё ещё в состоянии развития, существуют альтернативные теоретические модели.

Такой специфический состав звездно-ядерной субстанции обуславливает высокую ядерную плотность нейтронной звезды 1014-1015 г/см³, при этом средний размер образовавшегося объекта составляет не менее 10 и не более 20 км. Дальнейшее увеличение плотности стабилизируется силами взаимодействия нейтронов. Другими словами, вырожденный звездный газ находится в состоянии равновесия, удерживая звезду от очередного коллапса.

Довольно сложная природа таких космических объектов, какими являются нейтронные звезды, стала причиной последующей классификации, которая объясняет их поведение и существование на просторах Вселенной. Основными параметрами, на основании которых осуществляется классификация, являются период вращения звезды и масштабы магнитного поля. В процессе своего существования нейтронная звезда утрачивает энергию вращения, уменьшается и магнитное поле объекта. Соответственно, небесное тело переходит из одного состояния в другое, среди которых наиболее характерными выделяются следующие типы:

Радиопульсар (эжектор)

Малый период вращения и сильные магнитные поля. Магнитное поле вращается твердотельно, другими словами с такой же угловой скоростью, как и нейтронная звезда. Линейная скорость вращения поля, на определенном радиусе, начинает превосходить скорость света. Данный радиус именуется радиусом светового цилиндра. За ним дипольное поле обычно не существует, следовательно, в этом месте линии напряженности поля обрываются. Заряженные частицы могут покидать нейтронную звезду через такие обрывы улетать на бесконечность. В итоге нейтронная звезда этого типа эжектирует, релятивистские заряженные частицы, излучаются в радиодиапазоне. Со стороны наблюдателя эжекторы выглядят как радиопульсары.
 

Пропеллер

Для эжектирования частиц скорость вращения является уже недостаточной, следовательно, звезда этого типа уже не может являться радиопульсаром. Но она еще большая, поэтом материя окружающая нейтронную звезду и захваченная ее магнитным полем не может упасть, другими словами аккреция вещества не происходит. Поскольку нейтронные звезды этого типа не имеют наблюдательных проявлений, то изучены они не очень хорошо.

Рентгеновский пульсар (аккретор)

Скорость вращения снижена до такой величины, что веществу ничто не препятствует падать на звезду. Плазма при падании двигается по линиям магнитного поля. Она в районе полюсов нейтронной звезды ударяется о твердую поверхность. При этом она разогревается до миллионов градусов. При этой температуре вещество светится в рентгеновском диапазоне. Всего около 100 метров – это размер области, в которой имеет место столкновение с поверхностью звезды падающего вещества. В связи с тем, что звезда вращается, то это поле периодически пропадает из поля зрения наблюдателя.

Георотатор

В этих нейтронных звезд скорость вращения мала. Она не препятствует аккреции. Следует заметить, что в этом типе нейтронных звезд размеры магнитосферы являются такими, что плазма магнитным полем останавливается раньше, чем она захватывается гравитацией.

Насколько велика нейтронная звезда?

Диаметр нейтронной звезды составляет от 8 до 16 километров. В новой научной работе астрофизики смогли определить размер нейтронной звезды в интервале не более 1,5 километра, используя статистический подход на основе данных, собранных при помощи гравитационно-волновых обсерваторий.

Нейтронные звезды являются самыми плотными объектами Вселенной – их масса превышает массу Солнца, однако вся эта масса сосредоточена в пределах компактной сферы, размер которой сравним с размером Франкфурта, пояснили авторы работы. Однако это лишь грубая оценка размера нейтронной звезды. В течение более чем 40 лет физики-ядерщики пытаются выяснить размер нейтронной звезды, поскольку это даст важную информацию о фундаментальных параметрах поведения материи при плотностях, близких к плотности ядра атома.

Поведение материи при обычных плотностях описывается уравнением состояния, однако для нейтронной звезды уравнение состояния остается до сих пор неизвестно физикам. В своей новой работе ученые пошли другим путем: они использовали статистические методы для определения размера нейтронной звезды в узких пределах. Для того чтобы установить эти новые пределы, они провели расчет более чем двух миллиардов теоретических моделей нейтронных звезд, решая уравнения Эйнштейна, описывающие равновесие этих релятивистских звезд, и объединили этот крупный набор данных с результатами измерений, выполненных при наблюдениях события при помощи гравитационно-волновых обсерваторий. Согласно результатам, полученным командой, уточненный размер нейтронной звезды составляет от 12 до 13,5 километра.

Парадоксы рождения нейтронных звезд

Первая версия о том, что нейтронные звезды — продукты взрыва Сверхновой, сегодня не является постулатом. Существует теория, что здесь может быть использован и другой механизм. В двойных звездных системах пищей для новых звезд становятся белые карлики. Звездное вещество постепенно перетекает из одного космического объекта на другой, увеличивая его массу до состояния критической. Другими словами, в будущем один из пары белый карлик – это нейтронная звезда.

   
Нередко одиночная нейтронная звезда, пребывая в тесном окружении звездных скоплений, обращает свое внимание на ближайшую соседку. Компаньонами нейтронных звезд могут стать любые звезды. Эти пары возникают довольно часто. Последствия такой дружбы зависят от массы компаньона. Если масса нового компаньона невелика, то украденное звездное вещество будет скапливаться вокруг в виде аккреционного диска. Этот процесс, сопровождаемый большим периодом вращения, приведет к тому, что звездный газ разогреется до температуры в миллион градусов. Нейтронная звезда вспыхнет потоком рентгеновского излучения, становясь рентгеновским пульсаром. У этого процесса есть два пути:

• звезда остается в космосе тусклым небесным телом;
• тело начинает излучать короткие рентгеновские вспышки (барстеры).

Во время рентгеновских вспышек яркость звезды стремительно увеличивается, делая такой объект в 100 тысяч раз ярче Солнца.

Заключение
В данной работе был рассмотрен механизм образования нейтронных звезд, реакции, которые обеспечивают нейтринную светимость звезды. Было подробно рассмотрено внутреннее строение исследуемого объекта, описаны физические условия, в которых находится вещество каждой области звезды. Особое внимание было уделено теориям строения внутреннего ядра, данная часть звезды меньше всего изучена и представляет наибольший интерес, так как там вещество находится в экстремальном сверхплотном состоянии. Изучение нейтронных звезд. превратилось за последнее десятилетие в одну из самых увлекательных и богатых открытиями областей астрофизики. Большие перспективы в этой области связываются с успехами нейтринной астрономии, методы которой позволяют определить параметры мощного всплеска нейтринного излучения, сопровождающего рождение звезд в нашей Галактике. Тем самым появляется принципиальная возможность проследить в деталях за самим процессом образования нейтронной звезды.

Список использованных источников:

• Нейтронная звезда - Википедия
  https://ru.wikipedia.org/wiki/Нейтронная_звезда
• Классификация нейтронных звезд
  https://abc-24.info/klassifikaciya-nejtronnyx-zvezd/
• Размеры нейтронной звезды
  https://www.astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=11030
• Нейтронная звезда
  http://www.wikiznanie.ru/wikipedia/index.php/Нейтронная_звезда
• Нейтронные звезды
  https://militaryarms.ru/kosmos/nejtronnaya-zvezda/
• История открытия нейтронной звезды
  https://studopedia.ru/9_215432_istoriya-otkritiya-neytronnoy-zvezdi.html