ดาวนิวตรอน
ปี ค.ศ.1024 นักปราชญ์ชาวจีนได้บันทึกว่า ที่ตำแหน่งกลุ่มดาววัว มีดาวสว่างเกิดขึ้นมองเห็นได้แม้ในเวลากลางวันนานถึง 23 วัน แล้วจางหายไป คนในยุคก่อนคิดว่าเป็นดาวเกิดใหม่จึงเรียกว่า "โนวา" (Nova) ซึ่งแปลว่า ใหม่ ต่อมาในยุคปัจจุบันนักดาราศาสตร์ใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องพบวัตถุนี้และเรียกว่า “เนบิวลาปู” (Crab Nebula) เพราะว่ารูปร่างของกลุ่มแก๊สคล้ายกับกระดองปู ดังภาพที่ 1 ภาพถ่ายช่วงคลื่นวิทยุ (Radio) และอินฟราเรด (Infrared) แสดงให้เห็นว่า กลุ่มแก๊สกำลังขยายตัวออก ภาพถ่ายช่วงคลื่นที่ตามองเห็น (Visible light) แสดงให้เห็นกลุ่มก๊าซที่ขยายตัวอย่างรุนแรง ภาพถ่ายช่วงคลื่นอัลตราไวโอเล็ต (Ultraviolet) ตรวจพบก๊าซร้อนที่เป็นองค์ประกอบของเนบิวลา ภาพถ่ายอินฟราเรด (Infrared) แสดงฝุ่นและแก๊สเย็นซึ่งเป็นโครงสร้างของเนบิวลา ภาพถ่ายในช่วงคลื่นรังสีเอ็กซ์เรย์ (X-rays) แสดงภาพใจกลางของเนบิวลาเป็นดาวนิวตรอนหมุนรอบตัวเองสูงจนพ่นก๊าซร้อนออกมาจากขั้วดาวทั้งสองข้าง ภาพถ่ายช่วงคลื่นรังสีแกมมา (Gamma rays) แสดงให้เห็นว่า ใจกลางของเนบิวลามีความร้อนสูงมาก
เมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลตั้งต้นมากกว่า 8 เท่าของดวงอาทิตย์จบชีวิต แก่นของมันจะยุบตัวลงอย่างรวดเร็ว ทำให้อัตราการหมุนรอบตัวเองเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว (ตามกฎอนุรักษ์โมเมนตัม) ส่งผลให้สนามแม่เหล็กซึ่งมีความเข้มสูงขับดันให้ประจุไฟฟ้าในก๊าซร้อนรอบดาวแผ่รังสีซิงโครตรอน (Synchrotron Radiation) ออกมาจากบริเวณขั้วแม่เหล็กทั้งสองของดาว ดังแสดงในภาพที่ 2
ภาพที่ 2 โครงสร้างสนามแม่เหล็กรอบดาวนิวตรอน
ดาวนิวตรอนที่อยู่ในใจกลางเนบิวลาปู หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูง 30 รอบต่อวินาที เมื่อเมื่อลำรังสีตามแกนแม่เหล็กฉายมาในทิศทางโลก (line of sight) กล้องโทรทรรศน์วิทยุ (Radio Telescope) รับสัญญาณได้เป็นจังหวะคล้ายการเต้นของหัวใจ ดังที่แสดงบนกราฟในภาพที่ 3 จึงเรียกปรากฎการณ์นี้ว่า “พัลซาร์” (Pulsar) ซึ่งย่อมาจาก Pulsating Radio Source แปลว่า แหล่งกำเนิดคาบของคลื่นวิทยุ
ภาพที่ 3 สัญญานที่รับได้จากพัลซาร์
ดาวนิวตรอน (Neutron star) มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 10 – 20 กิโลเมตร แต่มีความหนาแน่นสูงมาก เนื้อสารของดาวนิวตรอน 1 ช้อนชา มีมวลถึง 120 ล้านตัน (อะตอมของสสารบนโลกมีที่ว่าง 99.999% ของอะตอม แต่ดาวนิวตรอนไม่มีที่ว่างอยู่เลยจึงสามารถบีบอัดมวลมหาศาลให้มีปริมาตรเล็กได้) อะตอมของดาวนิวตรอนไม่มีช่องว่างระหว่างโปรตรอน (ประจุบวก) และอิเล็กตรอน (ประจุลบ) ทำให้ประจุบวกและประจุลบอยู่ชิดติดกัน จึงเป็นที่มาของคำว่า "นิวตรอน" (ประจุกลาง) อย่างไรก็ตามดาวนิวตรอนมีลิมิตมวลไม่เกิน 3 เท่าของดวงอาทิตย์ ถ้าหากมีมวลมากกว่านี้ แรงโน้มถ่วงของดาวจะเอาชนะแรงดันดีเจนเนอเรซีของดาวนิวตรอน ทำให้แก่นดาวยุบตัวเป็นหลุมดำ ซึ่งมีสนามแรงโน้มถ่วงสูง มีอัตราความเร่งสามารถเอาชนะความเร็วแสง แม้แต่แสงยังไม่สามารถหนีหลุดออกมาได้
หมายเหตุ: เนบิวลาปูไม่ใช่กลุ่มแก๊สที่กำลังรวมตัวเกิดเป็นดาวฤกษ์ดวงใหม่ดังเช่น เนบิวลาสว่าง เนบิวลาสะท้อนแสง และเนบิวลามืด เนบิวลาปูเป็นกลุ่มก๊าซซึ่งเกิดจากการระเบิด เรียกว่า “ซากซูเปอร์โนวา” (Supernova Remnant) การระเบิดของซูเปอร์โนวาทำให้เกิดธาตุหนักกว่าเหล็ก (เลขอะตอม >26) นักดาราศาสตร์เชื่อว่า บริเวณระบบสุริยะของเราเคยมีการระเบิดของซูเปอร์โนวา โลกของเราจึงมีธาตุหนักหลายชนิด เช่น โลหะหนัก เงิน ทอง ทองคำขาว พลูโตเนียม นอกจากนั้นนักดาราศาสตร์ยังเชื่อกันว่า การระเบิดของซูเปอร์โนวา ทำให้เกิดปฏิกริยาลูกโซ่ กระตุ้นกลุ่มก๊าซในเนบิวลาที่อยู่ข้างเคียง ให้ยุบตัวลงเป็นดาวเกิดใหม่ หากปราศจากซูเปอร์โนวา การเกิดดาวฤกษ์ดวงใหม่คงเป็นไปได้ยาก