Jak faktycznie pojawiłaby się gwiazda neutronowa?

Widząc wiele zdjęć wykonanych przez artystów gwiazd neutronowych i planet, które krążą wokół nich, zastanawiałem się, jak pulsar wyglądałby dla człowieka w świetle widzialnym (zakładając, że intensywne promieniowanie itp. Nie zabije nas w tym procesie) .

Jak rozumiem, wiązka pulsara jest rzutowana z biegunów magnetycznych gwiazdy, a nie z biegunów obrotowych, które niekoniecznie są ze sobą zgodne. Biorąc pod uwagę, że pulsary obracają się bardzo szybko, a wiązka może być widoczna na duże odległości - tak jakby przebijała mgławicę pulsara - czy wyglądałaby jak linia prosta, linia zakrzywiona czy może stożek? Zakłada się, że wiązkę można zobaczyć w świetle widzialnym.

Biorąc pod uwagę niewiarygodną gęstość gwiazd neutronowych i ich małe rozmiary fizyczne, czy nocne niebo byłoby wyraźnie zniekształcone do punktu, w którym (na przykład) tuż po zachodzie słońca na hipotetycznej planecie można by prawdopodobnie obserwować inne planety w pobliżu lub za gwiazdą, które inaczej być przez to zablokowanym?

Czy biorąc pod uwagę ich małe obszary powierzchni, gwiazda neutronowa nadal wydawałaby się tak jasna jak powiedzmy Słońce, w podobnej odległości? Jak blisko musiałbyś dotrzeć do gwiazdy neutronowej, aby jej pozorna jasność pasowała do Słońca z Ziemi?

Twoje pytanie jest zbyt ogólne, musisz dotrzeć do konkretnych przykładów.

Po pierwsze, bardzo niewiele gwiazd neutronowych to pulsary. Pulsary są albo krótka faza podczas pulsara spin-dół na początku życia gwiazdy neutronowej, albo są one wytworem wirowego up gwiazdy neutronowej w systemie binarnym. Większość gwiazd neutronowych nie należy do żadnej z tych kategorii.

Standardowa gwiazda neutronowa będzie wyglądać jak każda inna gwiazda o podobnej temperaturze. Większość z nich będzie naprawdę bardzo gorąca - 100 000 K lub więcej, chociaż historia chłodzenia gwiazd neutronowych jest nadal niepewna i zależy od niektórych egzotycznych fizyków. Taki obiekt jest „rozpalony do białości” - emituje promieniowanie ciała czarnego przy wszystkich częstotliwościach widocznych dla oka (a także o wiele więcej przy długościach fal UV).

Jak blisko musiałbyś się zbliżyć, ponieważ jego pozorna jasność / jasność pasują do Słońca? To zależy od wielkości i temperatury gwiazdy neutronowej. Uważa się, że większość ma średnicę 20 km. Metodą obliczeń jest zrównanie strumienia promieniowania ciała czarnego na jednostkę powierzchni w danej odległości ze stałą promieniowania słonecznego wynoszącą około 1300 W na metr kwadratowy. Istnieją jednak dwie zmarszczki dla gwiazdy neutronowej: Po pierwsze, promieniowanie jest przesunięte grawitacyjnie na czerwono, więc mierzona temperatura jest niższa niż temperatura na powierzchni. Po drugie, ogólna teoria względności mówi nam, że możemy zobaczyć więcej niż półkulę gwiazdy neutronowej - tzn. Możemy zobaczyć wokół tyłu - a to zwiększa obserwowany strumień. Są to z grubsza czynnik dwóch efektów, więc po prostu oszacuj rząd wielkości,$T=10^{5}$

$d$

$r=10$$d=7 \times 10^{8}$$T=10^6$$d \sim 1$

$\sim 0$

Aby przejść do pulsarów. Należy zauważyć, że impulsowego promieniowania nie mają elementu optycznego i impulsowego promieniowania optycznego zaobserwowano od kilku pulsarów. Optyczna emisja synchrotronowa wydawałaby się okresowym, intensywnym rozjaśnieniem pulsara, gdy promień przesuwa się wzdłuż linii wzroku. Gdybyś nie był w polu widzenia, nie zobaczyłbyś pulsacyjnej emisji optycznej. Jeśli mógłbyś zaobserwować wiązkę przechodzącą przez mgławicę lub jakiś inny środek wokół pulsara, to tak, mogą być pewne efekty, które można zobaczyć w kategoriach jonizacji lub rozproszonego światła dochodzącego wzdłuż ścieżki wiązki.

$\sim 2 \times 10\ km/1\ au \sim 10^{-7}$

Stwierdzenie, że Pulsar będzie wyglądał jak czarne ciało o wysokiej temperaturze, nie jest poparte dowodami. Pomiary optyczne pulsara krabowego pokazują płaskie spektrum, zobacz to . Jest to wynikiem emisji optycznej pochodzącej z promieniowania synchrotronowego, a nie z gorącej powierzchni.

Ostatnie wyniki Gaia DR2 obejmują pulsara krabowego jako DR23403818172572314624, który ma kolor BP-RP 1,0494, co odpowiada temperaturze około 5 100 K z wykresu DR2 HR. Jest to bardzo podobne do temperatury pokazanej w danych DR2. Należy tego używać ostrożnie, ponieważ kalibracja dotyczy gwiazdy z atmosferą „Czarnego Ciała”, a nie „atmosfery” promieniującej z powodu promieniowania synchrotronowego. Zobacz to, aby uzyskać pełne dane DR2.

Nie wiemy, jak duża jest „promieniująca” „atmosfera”, ale przybliżony pomysł można obliczyć na podstawie danych DR2 w powyższym linku. Jednak niepewność paralaksy (odległości) jest dość duża, dlatego potrzebny byłby lepszy pomiar odległości.

Mogę dać odpowiedź, ale z zadowoleniem przyjmuję korektę.

Zastanawiałem się, jak pulsar wyglądałby dla człowieka w świetle widzialnym

W spektrum światła widzialnego nie wyglądałoby to tak bardzo, gdyby nie istniała znacząca mgławica, wtedy moglibyśmy zobaczyć wpływ pulsara na mgławicę, ale nie samego pulsara. Promienie X i fale radiowe nie są widoczne, a gdyby pulsar nie był skierowany na nas, nie widzielibyśmy, jak przechodzi przez pustą przestrzeń.

Gwiazdy neutronowe są generalnie zbyt gorące, abyśmy mogli je zobaczyć. Jeśli ktoś znacznie się ochłodzi, może do 10 lub 20 tysięcy stopni na powierzchni, wówczas może świecić widocznie na niebiesko i wyglądać jak najjaśniejsza gwiazda na niebie, wciąż tylko punkt na niebie, ale najjaśniejszy punkt na niebie w 1 AU.

Ale przeważnie są zbyt gorące, aby świecić w świetle widzialnym.

To, co możesz zobaczyć z 1 jednostki AU z gwiazdy neutronowej, może być dyskiem akrecyjnym. Materia, która wpada w gwiazdę neutronową, staje się bardzo gorąca, a energia, jeśli uderzenie jest znacznie większa niż energia rozszczepienia, więc gdy materia zbliża się do gwiazdy neutronowej i wchodzi w spiralę, prawdopodobnie mówisz promieniami rentgenowskimi i promieniami gamma, ale w pewnej odległości możesz zobaczyć świecący dysk akrecyjny, być może na stopniowo gnijącej orbicie. W efekcie to, co można zobaczyć, zależy od tego, co znajduje się wokół gwiazdy Neutron, niż od samej gwiazdy.

Jak rozumiem, wiązka pulsara jest rzutowana z biegunów magnetycznych gwiazdy, a nie z biegunów obrotowych, które niekoniecznie są ze sobą zgodne. Biorąc pod uwagę, że pulsary obracają się bardzo szybko, a wiązka może być widoczna na duże odległości - tak jak gdyby świecił przez mgławicę pulsara - czy wyglądałby jak linia prosta, linia zakrzywiona czy może stożek

Problem polega na tym, że nie widać wiązki. Widzisz światło skierowane w Twoją stronę, nie widzisz wiązki światła w przestrzeni (nawet jeśli jest to światło widzialne).

W atmosferze widać nie skierowaną na ciebie wiązkę z powodu odbicia od pyłu i cząsteczek wody w powietrzu.

(patrz małe zdjęcie)

W kosmosie materia jest znacznie bardziej rozproszona. To prawda, że ​​pulsar może zapalić część mgławicy, chociaż i tak mgławica może świecić sama (nie jestem tego w 100% pewien), ale Mgławica jest bardzo duża i bardzo rozłożona. Aby zobaczyć to gołym okiem, nie sądzę, byś widział wiele innych niż być może duży blask.

Gdybyście widzieli wiązkę pulsarową, światło potrzebuje 8 minut, aby światło przemieściło 1 jednostkę AU, a pulsar może obracać się setki razy, być może tysiące razy w 8 minut, więc gdybyście rzeczywiście widzieli wiązkę, byłby to niezwykle zakrzywione, jak spirala. Samo światło poruszałoby się w linii prostej, ale ponieważ źródło światła gwałtownie się obracało, wyglądałoby to tak (obrazek poniżej), gdyby istniał wystarczający materiał do odbicia światła (którego prawdopodobnie nie byłoby, nie w odległości 1 AU).

W rzeczywistości nie wyglądałoby to tak, ale gdybyś mógł zobaczyć wiązkę, właśnie tak by to wyglądało. Ta spirala z jednego punktu wygląda na pulsar, wyłączony, włączony, wyłączony, włączony, wyłączony, włączony itp.

Ponadto światło nigdy nie porusza się po spirali, podróżuje w linii prostej od Pulsara, ale podobnie jak tutaj spirala wodna , która opada w linii prostej, ale wygląda na to, że wpada w spiralę (jeśli ma to sens ).

Biorąc pod uwagę niewiarygodną gęstość gwiazd neutronowych i ich małe rozmiary fizyczne, czy nocne niebo byłoby wyraźnie zniekształcone do punktu, w którym (na przykład) tuż po zachodzie słońca na hipotetycznej planecie można by prawdopodobnie obserwować inne planety w pobliżu lub za gwiazdą, które inaczej być przez to zablokowanym?

Po pierwsze, bez słońca planety prawdopodobnie nie byłyby widoczne. Gdyby gwiazda neutronowa świeciła jasno z powodu dysku akrecyjnego, nie można było nic zobaczyć za nią, ponieważ jej jasność sprawiłaby, że widzenie światła wygiętego wokół niej byłoby blade w porównaniu.

Teraz, gdyby gwiazda Neutronowa była ciemna, naszym zdaniem, moglibyśmy zobaczyć soczewkę grawitacyjną wokół niej, ale gwiazdy, a nie planety, ponieważ planety byłyby ciemne. (Księżyc też byłby bardzo ciemny, bardziej widoczny dzięki temu, co blokuje niż świecąc). Obiektyw byłby jednak dość mały. Widoczne soczewkowanie byłoby tylko kilka razy większe od średnicy gwiazdy Neutron, może o średnicy 100 mil, co w odległości 93 milionów mil jest naprawdę małe. Możesz zobaczyć jakieś dziwne wypaczenie gwiazdy tutaj lub tam, gdy jest odpowiednio ustawione w linii, ale aby zobaczyć jakiekolwiek interesujące widoczne soczewki, potrzebujesz dość mocnego teleskopu.

Czy biorąc pod uwagę ich małe obszary powierzchni, gwiazda neutronowa nadal wydawałaby się tak jasna jak powiedzmy Słońce, w podobnej odległości? Jak blisko musiałbyś dotrzeć do gwiazdy neutronowej, aby jej pozorna jasność pasowała do Słońca z Ziemi?

Niby poruszone powyżej. Gwiazda neutronowa może emitować dużo energii w wiązce pulsarowej, ale przeważnie są to promienie rentgenowskie, a nie światło widzialne. To, jak jasno jest, zależy od tego, jak dużo materiału spada w tym czasie, więc nie ma właściwej odpowiedzi na to, jak blisko Ziemi musiałaby być równa jasność. To także inny rodzaj jasności, w większości niewidoczne światło. Ale nie ma sposobu, aby odpowiedzieć na to pytanie, ponieważ zależy to od zbyt wielu rzeczy.

Kiedy właśnie powstaje gwiazda neutronowa (co zwykle dzieje się po supernowej, więc uwalniana jest ogromna energia), ale kiedy gwiazda dopiero się formuje, może mieć średnicę 12-15 mil, ale jej temperatura powierzchni może (zgaduje) być może miliard stopni, chociaż bardzo szybko się ochładza. Bardzo młoda Gwiazda Neutronowa może emitować więcej energii do naszego Słońca, choć znaczna jej część będzie w Neutrinach, które w dużej mierze przechodzą przez Ziemię. Ale ten poziom produkcji energii nie potrwa długo. W ciągu kilku lat ostygnie do około miliona stopni. Źródło .

Jeśli założymy, że powierzchnia pulsara jest podobna do powierzchni innych gwiazd neutronowych, chyba że wiązka zostanie skierowana na ciebie, będzie wyglądać jak inne gwiazdy neutronowe. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) jest jedną z niewielu gwiazd neutronowych, które możemy zobaczyć przy długościach fal optycznych. Ma wizualną jasność 25,6 przy ≈61 parseków (pozorna jasność Słońca w tej odległości wyniesie około 8,75). Przekręcając korby, otrzymuję absolutną jasność MV wynoszącą 21,67 i wizualną jasność ≈.00000018. Biorąc pierwiastek kwadratowy, musiałbym znajdować się w odległości około 0,00043 AU, czyli około jednej dziesiątej średnicy Słońca, aby było tak jasne jak Słońce z Ziemi, wizualnie. Mając zaledwie 14 km średnicy, byłby bardzo mały, około 4,7% pozornej średnicy Słońca - niewiele więcej niż jeden punkt. Ale jak wspomniano powyżej, rzeczywista, bolometryczna jasność gwiazdy neutronowej byłaby znacznie, dużo wyższa. Osoba patrząca na to (bez ochrony) z tej odległości byłaby zaślepiona i smażona w krótkim czasie. W tej odległości można również znaleźć się wystarczająco daleko od grawitacji, że efekty relatywistyczne, które przyciemniają gwiazdę, byłyby mniejsze, a gwiazda wydawałaby się jeszcze jaśniejsza. Można również zauważyć pewne efekty pływowe. Ta sytuacja wymaga użycia „Kadłuba produktów ogólnych”, którego Larry Niven użył w swojej historii „Gwiazda neutronowa!”.