Czy można rozbić gwiazdę neutronową?

Zainspirowało mnie to pytanie dotyczące fizyki, a także to pytanie tutaj dotyczące astronomii. Gwiazdy neutronowe są ściśle związane ze sobą jako zdegenerowana materia neutronowa. Są bardzo masywne i mają silne pole grawitacyjne. Czy da się rozdzielić na duże części? Jak byś to zrobił?

Odpowiedzi są dobre i odpowiedzą na moje pytanie; Wyjaśnię tylko jedną rzecz (na podstawie komentarzy) dla potomności.

Zdefiniowałbym „zepsuty”, gdy każda znacząca ilość masy jest usuwana z gwiazdy neutronowej, tak jak podczas zrzucania masy, jak napisał Mitch Goshorn . Powstały obiekt powinien jednak zawierać znaczną ilość materii neutronowej - to znaczy powinien w dużej mierze zachować swój poprzedni skład.

Wydaje się teoretycznie możliwe (do pewnego stopnia) poprzez ekstremalne zastosowania recyklingu, aby wywołać zrzucanie masy w pulsarach.

Pulsary to szybko wirujące gwiazdy neutronowe, których najszybszą klasą są pulsary milisekundowe. Obecne przekonanie jest takie, że zwiększają prędkość obrotową poprzez akrecję, proces znany jako recykling . Jedno z badań, Recykling pulsarów do milisekund w ogólnej teorii względności (Cook i in.), Bada ograniczenia tego procesu.

Poniższa tabela pokazuje ich wyniki:

W punkcie, w którym linie kropkowane spotykają się z dwoma wykresami, można zaobserwować zmniejszenie masy przy tych poziomach energii. Wynika to z prędkości kątowej ciała powodującej niestabilność, która powoduje zrzucanie masy - zasadniczo masę na równiku naszej gwiazdy neutronowej, która jest odrzucana z gwiazdy z powodu prędkości kątowej ciała.

Niestety nie jest to wcale łatwy proces.

Skala czasowa dla uzyskania wymaganej masy spoczynkowej, ~ 0,1 M _☉ , na granicy Eddingtona, ~ 10 ^-8 M _☉ rr ^-1 , wynosi ~ 10 ⁷ lat. Ta skala czasowa jest w dużej mierze niewrażliwa na przyjęte równanie jądrowe stanu. Jeśli inne względy astrofizyczne wymagają znacznie krótszej skali czasowej, wówczas opisany tutaj prosty scenariusz recyklingu będzie musiał zostać zmodyfikowany poza warianty omówione w tym artykule.

(Zauważ jednak, że badania tutaj faktycznie próbują uniknąć takich niestabilności, i osiągają to poprzez dodanie jeszcze większej masy, tak że ciało może utrzymać jeszcze większą prędkość obrotową bez napotkania niestabilności. Dodatkowo starają się stworzyć pulsary milisekundowe, ale nie musimy tego robić, ponieważ istnieją one naturalnie, dzięki czemu moglibyśmy zaoszczędzić sporo czasu (bardzo ostrożnie) zbliżając się do istniejącego pulsara milisekundowego )

Nie sądzę, żeby to się dokładnie rozpadało (pomimo użycia przez Wikipedię tego dokładnego języka do opisania go), ale pozwala na powrót masy, która była w jednym punkcie gwiazdy neutronowej. Oczywiście są szanse, że teoretyczni górnicy gwiazd neutronowych najprawdopodobniej będą tymi, którzy na początku wyrzucą tę masę na gwiazdę neutronową. Z drugiej strony (miejmy nadzieję) spełnia to zadanie bez redukowania obiektu do gwiazdy kwarka lub czarnej dziury.

Cook, GB; Shapiro, SL; Teukolsky, SA (1994). „Recykling pulsarów do milisekund w ogólnej teorii względności”. Astrophysical Journal Letters 423: 117–120.

$_\odot$

Innym problemem jest to, że NS nie jest bryłą we wnętrzu, więc koncepcja rozłupywania po prostu nie ma zastosowania. Sam środek jest podobny do gazu, a zewnętrzny rdzeń jest podobny do cieczy. Tak więc nie można bardzo dobrze przeciąć nożem, bez względu na to, jak ostry; tak jak nie można rozłupać gwiazdy. Tak więc, podczas gdy wiązka relatywistyczna o wysokiej energii mogłaby przeciąć stałą skorupę, reszta NS zagoiła się natychmiast.

Innym problemem jest to, że NS jest najgęstszym materiałem, jaki znamy, dlatego aby go uszkodzić, potrzebny byłby bardziej gęsty NS (tj. Bardziej masywny). Ale jeśli ktoś spróbuje go rozbić lub wcisnąć za pomocą NS, oba połączą się w bardziej masywny NS, który może następnie zapaść się w czarną dziurę po osiągnięciu progu masy. Może się zdarzyć, że ucieknie kilka kawałków gruzu, ale znowu te natychmiast zamieniłyby się w gazowy wodór.

Stwierdzam zatem, że odpowiedź na to pytanie jest taka, że ​​nie da się tego zrobić przy pomocy niczego znanego dzisiaj.

Istnieje jednak prosty sposób na całkowite cofnięcie NS. Proces tworzenia NS jest procesem odwracalnym. Oznacza to, że jeśli po prostu wystarczająco podgrzejesz NS, stanie się on nie-zwyrodniony. W końcu neutrony rozpadają się i stają się gwiazdą wodoru.

Na podstawie niedawnego wykrycia GW170817 i szeregu innych dowodów obserwacyjnych wydaje się, że fuzja gwiazd neutronowych jest jednym ze sposobów na wydobycie masy z gwiazdy neutronowej - może jakieś dziesiąte masy Słońca.

Istnieją również dowody na to, że wyrzucony materiał z kolizji jest bogaty w neutrony, przynajmniej początkowo, a następnie wytwarza jądra bogate w neutrony poprzez proces r.

Niemożliwe jest posiadanie małych brył stabilnej materii gwiazd neutronowych. Wymagana jest duża gęstość, aby zapobiec rozkładowi neutronów (patrz /physics/143166/what-is-the-toretical-lower-mass-limit-for-a-gravitationally-stable-neutron- st ) Minimalna (teoretyczna) masa dla stabilnej gwiazdy neutronowej jest rzędu 0,1-0,2 mas Słońca, chociaż żadnej z nich nie zaobserwowano w naturze.

Zewnętrzna krawędź gwiazdy neutronowej zawiera bardzo ciasno upakowane neutrony, protony i elektrony. Spróbowałbym zastrzelić gwiazdę neutronową pozytonami, aby zderzyły się z elektronami, wytwarzając ciepło i rosnąc ładunek dodatni. Kombinacja ciepła i ładunku dodatniego oraz zlokalizowanej eksplozji materia-antymateria (tylko może) stopniowo zrzuciła pewną masę, kilka protonów tu i tam, osiągając prędkość ucieczki. Zajmie to dużo czasu, ale może po prostu działać.

Pamiętaj jednak, aby się wycofać, gdy gwiazda stanie się wystarczająco jaśniejsza i osiągnie krytyczną odwrotność limitu Tolmana – Oppenheimera – Volkoffa, kiedy będzie mogła i prawdopodobnie gwałtownie wyłączy się z neutronu i gwałtownie się rozszerzy. Myślę, że to może być najlepszy sposób na zrobienie tego (chociaż lubię też spin, który bardzo szybko odpowiada).