중성자별이란 무엇인지 알고싶습니다.

Question

중성자별은 항성 중 가장 밀도가 높은 천체로 중성자로 이루어져 있다고 하던데요 중성자별이 형성되는 과정과 내부에서 일어나는 현상 중성자별의 특징 등을 알려주시길 바래요

Answer 1

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 중성자별은 무거운 별이 진화의 마지막 단계에서 초신성폭발을 겪고, 남겨진 중심핵을 말합니다. 초신성 폭발 후 중심핵 부분은 계속 수축하게 되는데 이때 양성자와 전자가 합쳐져 중성자를 형성하게 됩니다. 이리하여 크기는 수십 km정도인 작고 높은 밀도를 가진 중성자별이 형성됩니다.중성자별은 현재까지 관측된 우주의 천체 중 블랙홀 다음으로 밀도가 크며 거의 12 ~ 13 km의 반지름에 태양의 두 배에 달하는 무거운 질량을 가지고 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

중성자별은 무거운 별이 진화의 마지막 단계에서 초신성폭발을 겪고, 남겨진 중심핵을 말한다. 초신성 폭발 후 중심핵 부분은 계속 수축하게 되는데 이때 양성자와 전자가 합쳐져 중성자를 형성하게 된다. 이리하여 크기는 수십 km정도인 작고 높은 밀도를 가진 중성자별이 형성된다.
일반적인 중성자별은 태양 질량의 약 1.4배에서 약 2.8배에 해당하는 질량을 가지는 반면, 태양 반지름의 1/30,000에서 1/70,000에 해당하는 약 10~20km의 반지름을 가진다. 그러므로 중성자별의 밀도는 원자핵의 밀도와 맞먹는 8×1013g/cm3 ~ 2×1015g/cm3수준이다. 따라서 찬드라세카 한계, 즉 외부 껍질이 날아간 이후에 남은 핵의 질량이 태양 질량의 약 1.4배 보다 가벼운 천체는 백색왜성이 되며, 외부 껍질을 제외한 핵의 질량이 약 1.4배보다 크면, 별의 자체 중력으로 인하여 원자핵과 전자의 경계가 모호해진다. 그리하여 모든 내부 물질이 중성자로 바뀌며 결국 중성자별이나 블랙홀로 변하게 된다.
중성자별은 원래의 별이 지니고 있던 각운동량의 대부분을 유지하지만, 자체적인 중력으로 인해 반지름은 매우 작아져있는 상태이다. 따라서 약 1초에서 30초 정도에 한 바퀴를 도는 빠른 자전 속도를 보이게 된다.
위의 사진은 Puppis A라 불리는 초신성 잔해를 X-ray영역에서 촬영한 것이다. 사진의 가운데에 있는 확대한 별이 갓 태어난 중성자별일 것으로 추측하고 있다. 또한 중성자별이 양극 방향으로 펄사를 방출하는 것이 관측되기도 한다.