중성자별

중성자별

전형적인 중성자별은 지름이 약 20㎞이지만 그 질량은 태양과 비슷하기 때문에 이들의 평균밀도는 매우 크다(물 밀도의 약 10¹⁴배). 이것은 원자핵 내부의 밀도에 가깝다. 어떤 면에서 중성자별은 자체 중력에 의해 함께 붙들린 거대한 핵의 집합체로 표현된다. 압력이 가장 높은 이 별의 중심에 있는 물질은 주로 중핵자(重核子)와 중간자(中間子)로 이루어졌다고 여겨진다. 중간층은 주로 중성자들인데, 아마 '초유체'(超流體) 상태일 것이다.

외부층 1㎞는 10⁶k(켈빈)의 높은 온도에도 불구하고 고체이다. 압력이 가장 낮은 고체층 표면은 밀도가 아주 높은 철로 이루어져 있다. 중성자별의 또다른 중요한 특징은 표면의 철을 긴 철 원자 사슬로 중합시키는 매우 강한 자기장(10¹²G 이상)이 존재한다는 것이다. 각각의 원자들은 압축되어 자기장 방향으로 늘어나는데, 끝과 끝이 서로 연결되어 '구레나룻 모양'으로 표면에서 밖으로 뻗어 있을 것이다. 표면 아래에는 압력이 너무 높아 개개의 원자들이 존재할 수 없게 된다.

1967년 펄서의 발견으로 중성자 별의 존재에 대한 최초의 증거를 얻었다. 펄서는 일반적으로 자전하고 있는 중성자 별일 것으로 생각된다. 게펄서와 벨라펄서는 주기가 매우 짧아(각각 33, 83ms) 백색왜성일 가능성이 없다. 이러한 펄서는 발전기에서처럼 자전과 강한 자기장에 의해 생기는 전기역학적인 현상 때문인 것처럼 보인다. 또한 헤르쿨레스자리 X-1과 같은 쌍성 X선원도 중성자별이 포함되어 있는 것으로 판명되었다.

이 종류의 천체는 동반성(同伴星)에서 그 천체의 물질을 압축시켜 X선을 방출하는 것 같다. 대부분의 연구자들은 중성자별이 초신성(超新星) 폭발에 의해 형성된다고 믿고 있다. 이 초신성의 중심핵 붕괴는 그 중심핵 밀도를 약 10¹⁵g/㎤까지 증가시킴에 따라 중성자 압력이 증가되어 멈추게 된다. 그러나 만일 붕괴된 중심핵이 태양 질량보다 약 2배 더 무겁다면, 그 중심핵은 중성자별이 되지 않고 검은구멍이 될 것이다.