1. 중성자별의 정의와 발견
중성자별의 정의는 매우 거대한 초신성 폭발 후 핵이 자체 중력에 의해 붕괴되기 시작한다는 것입니다. 이때 핵의 밀도가 매우 증가하고 압력이 증가하여 붕괴를 멈추게 되어 주로 중성자로 구성된 작은 물체를 형성한다. 형성된 천체를 중성자별이라고 합니다.
중성자별이 형성될 때 별의 핵의 밀도가 태양 질량의 약 2배가 되면 그 핵은 중성자별이 아닌 블랙홀이 된다. 이것이 중성자 별의 형성과 블랙홀의 차이입니다.
중성자별의 발견은 1960년대에 이루어졌다. 중성자별은 1930년대에 과학자들에 의해 처음으로 예측되었습니다. 이것은 중성자가 발견된 지 불과 몇 년 후였습니다. 초신성의 기원을 연구하는 과정에서 과학자들은 평범한 별이 극도로 밀도가 높은 중성자, 즉 중성자별로 구성되어 있다는 이론을 세웠습니다. 그러나 과학자들은 중성자별이 너무 희미해서 관찰할 수 없을 것이라고 예측했습니다. 그러다가 1967년 케임브리지 대학 대학원생 조셀린 벨이 외부에서 규칙적인 전파를 방출하는 신호를 발견했다. 그러나 지속적인 연구 끝에 그녀는 그것이 새로운 유형의 천체, 즉 중성자별에서 오는 전파라는 사실을 알게 되었습니다. 전파를 방출하는 천체를 펄서라고 합니다. 간단히 말해서, 펄서는 매우 강한 자기장을 가지고 고속으로 회전하는 중성자별입니다.
펄서의 발견은 중성자별에 대한 최초의 관측으로 이어졌습니다.
2. 중성자별의 특성
중성자별은 태양보다 무겁지만 지름이 몇 킬로미터에 불과하고 밀도가 매우 높으며 매우 강한 자기장을 가지고 있습니다.
중성자별의 질량은 우리 태양의 약 1.4~2배로 비슷하거나 약간 크다. 그러나 직경이 약 20km에 불과하고 엄청나게 밀도가 높아 사실상 관측이 불가능합니다. 이것은 중성자 별이 매우 강한 중력장을 가지고 있음을 의미합니다.
중성자별의 또 다른 특징은 매우 강한 자기장의 존재입니다. 이 자기장은 지구의 자기장보다 10억 배 더 강할 수 있으며 자기장에 있는 하전 입자는 엄청나게 빠른 속도로 가속되어 회전하고 펄서를 방출합니다. 일반적으로 젊은 중성자별은 초당 여러 번 회전하지만 오래된 중성자별은 한 번 회전하는 데 몇 초가 걸릴 수 있습니다. 이것은 중성자별이 회전하는 자기장을 통해 에너지를 방출하기 때문에 시간이 지남에 따라 회전 속도가 느려지기 때문입니다.
중성자별 표면의 중력장은 엄청나게 강합니다. 이 강한 중력장은 중력 렌즈 역할을 하며, 중력 렌즈 효과를 통해 정상적으로 보이지 않는 중성자별의 반대쪽 반구에서 빛의 경로를 휘게 하여 관측자에게 보이게 하는 특징도 가지고 있다. 또 다른 특징은 중성자별이 매우 뜨겁고 X선과 감마선과 같은 높은 에너지를 방출한다는 것입니다.
3. 중성자별의 구조
중성자 별의 구조는 아직 알려지지 않았습니다. 그러나 중성자별의 현재 구조는 수학적 모델에서 추론할 수 있습니다. 별의 바깥 부분은 밀도가 매우 높은 수 센티미터의 얇은 대기로 구성되어 있으며 대기의 움직임은 별의 자기장에 의해 엄격하게 제어됩니다. 중성자별의 껍질은 원자로 이루어져 있지만 원자핵과 전자는 별개의 이온이라고 가정한다. 표면 온도가 1백만 k보다 크면 이온은 액체 상태가 되지만 표면 온도가 더 낮으면 단단한 크러스트가 형성되기 쉽습니다. 지구의 지각이 단단하다면 믿을 수 없을 정도로 강한 중력장으로 인해 매우 단단하고 매우 미끄러울 것입니다. 더 깊은 곳에는 중성자 수가 증가하는 원자핵이 있는데, 이는 지구 표준에 따라 빠르게 붕괴되지만 중성자별에서는 엄청난 압력이 원자핵을 안정적으로 유지합니다. 더 깊이 들어갈수록 더 많은 중성자가 핵에서 탈출하고 중력이 극도로 강해지기 때문에 핵은 점점 작아져 중심핵에 도달해 붕괴하고 중성자만 남은 핵만 남게 된다. 코어의 초고밀도 물질 구성은 아직 알려지지 않았습니다. 그러나 중심 핵은 반지름이 0~3km로 추정되며 이 시점에서 중력은 블랙홀과 비슷해지고 중성자도 왜곡된 쿼크 같은 물질의 아원자 입자로 존재하는 것으로 보인다.