Можно ли разорвать нейтронную звезду на части?

16

Я был вдохновлен этим вопросом по физике, а также этим вопросом прямо здесь, по астрономии. Нейтронные звезды тесно связаны друг с другом как нейтронно-вырожденное вещество. Они очень массивные и имеют сильное гравитационное поле. Можно ли разбить один на большие куски? Как бы вы это сделали?


Полученные ответы хороши и отвечают на мой вопрос; Я просто разъясню кое-что (основываясь на комментариях) для потомков.

Я бы определил «сломанный», как если бы из нейтронной звезды удалялось какое-то значительное количество массы, как в случае потери массы, как писал Митч Гошорн . Получающийся объект, однако, должен содержать значительное количество нейтронного вещества, то есть он должен в значительной степени сохранять свой прежний состав.

HDE 226868
источник
Возможно, аккреция имеет значение до достижения предела TOV?
Py-ser
2
Зависит от того, что вы подразумеваете под разрывом на части. Вы можете делать, как говорит Пи, и нарастать, пока он не превратится в черную дыру. Это выпустит радиацию по крайней мере. Также двойные нейтронные звезды могут подвергнуться слиянию, и это, как ожидается, выбрасывает много тяжелых металлов и радиации. Поверхность также является регулярным веществом, поэтому, обладая большим количеством энергии, вы могли бы просто отломать куски поверхности. Вероятно, не значительные, хотя.
Зибадава Тимми
Мне любопытно, к какому результату можно отнести также. Должны ли в результате получиться два или более разных кусочка нейтронно-вырожденного вещества? Дело в более стандартных уровнях сжатия, или, возможно, большее сжатие? Или цель разбить его так, чтобы он мог выполнять какую-то другую цель (практическое использование в качестве экзотического вещества)?
Митч Гошорн
2
Если вы позволите двум черным дырам, которые достаточно тяжелы, пройти достаточно близко, приливные силы смогут разорвать все, что происходит между ними. Даже не обращая внимания на трудности с перемещением черных дыр, я не уверен, насколько я на порядки больше.
Джон Дворак
Если у вас достаточно большой кусок антиматерии, движущийся с релятивистской скоростью, вы можете получить достаточно большой удар, чтобы разбить NS. Но получение достаточного количества антиматерии и достаточно быстрое продвижение может занять некоторое время.
-группа

Ответы:

14

Это представляется теоретически возможным (в некоторой степени) благодаря экстремальным применениям рециркуляции для запуска массового сброса пульсаров.

Пульсары - это быстро вращающиеся нейтронные звезды, самый быстрый класс которых - миллисекундные пульсары. В настоящее время считается, что они увеличивают скорость вращения посредством аккреции, процесса, известного как утилизация . В одном исследовании « Рециркуляция пульсаров в миллисекундные периоды в общей теории относительности» (Кук и др.) Рассматриваются ограничения этого процесса.

Следующая диаграмма показывает их результаты:

График гравитационной массы к центральной плотности энергии

В точке, где пунктирные линии встречаются с двумя графиками, вы можете увидеть уменьшение массы на этих уровнях энергии. Это связано с тем, что угловая скорость тела создает нестабильность, которая приводит к потере массы - по существу, масса на экваторе нашей нейтронной звезды сбрасывается от звезды из-за угловой скорости тела.

К сожалению, это не совсем легкий процесс.

Шкала времени обрастать требуемую массу покоя, ~ 0,1 М , на пределе эддингтоновской, ~ 10 -8 М год -1 , составляет ~ 10 7 в год. Эта шкала времени в значительной степени нечувствительна к принятому ядерному уравнению состояния. Если другие астрофизические соображения требуют значительно более короткого временного масштаба, то описанный здесь простой сценарий рециркуляции должен быть изменен за пределы вариаций, рассмотренных в этой статье.

(Тем не менее, обратите внимание, что исследования здесь на самом деле пытаются избежать такой нестабильности, и они достигают этого, добавляя еще больше массы, так что тело может поддерживать еще большую скорость вращения, не сталкиваясь с нестабильностью. Кроме того, они пытаются создать миллисекундные пульсары, но нам не нужно делать это, поскольку они существуют естественным образом, поэтому мы могли бы сэкономить много времени, (очень осторожно) приблизившись к существующему миллисекундному пульсару )

Я не думаю, что это в точности распадется (несмотря на то, что Википедия использует именно это словоблудие для его описания), но это позволяет вернуть массу, которая была в одной точке нейтронной звезды. Конечно, есть вероятность, что наши теоретические разработчики нейтронных звезд, скорее всего, будут теми, кто положил эту массу на нейтронную звезду с самого начала. С другой стороны, это (надеюсь) выполняет задачу, не превращая объект в кварковую звезду или черную дыру.

Кук, ГБ; Шапиро, SL; Теукольский С.А. (1994). «Переработка пульсаров в миллисекундные периоды в общей теории относительности». Astrophysical Journal Letters 423: 117–120.

Митч Гошорн
источник
Хороший ответ, +1. Надеюсь, вы не возражаете, если я подожду немного вместо того, чтобы сразу принять это - могут быть и другие. Но, тем не менее, это здорово.
HDE 226868
8

Одна из проблем заключается в том, что если вы разбиваете NS на слишком маленькие кусочки, гравитация каждого кусочка становится слабее, а при пониженном давлении он может больше не вырождаться. Минимальная масса нейтронной звезды составляет примерно 0,1 м.

Другая проблема состоит в том, что NS не является твердым внутри, поэтому концепция расщепления просто не применима. Сам центр подобен газу, а внешнее ядро ​​- жидкому. Таким образом, вы не можете очень хорошо разрезать его ножом, независимо от того, насколько он острый; точно так же, как ты не можешь расколоть звезду. Таким образом, хотя высокоэнергетический релятивистский пучок мог пробиться сквозь твердую кору, остальная часть НЗ мгновенно заживала.

Другая проблема состоит в том, что NS является самым плотным материалом, который мы знаем, поэтому для того, чтобы нанести ему какой-либо ущерб, потребуется более плотный материал NS (то есть более массивный). Но, если кто-то попытается разбить его или нажать на него NS, оба слиться в более массивную NS, которая может затем превратиться в черную дыру, если будет достигнут порог массы. Там может быть несколько кусков мусора, которые уходят, но опять же они мгновенно превращаются в газообразный водород.

Итак, я заключаю, что ответ на этот вопрос заключается в том, что это не может быть сделано с чем-либо известным сегодня.

Хотя есть простой способ полностью отменить NS. Процесс создания NS является обратимым процессом. То есть, если вы просто достаточно нагреваете NS, он становится невырожденным. В конце концов нейтроны распадаются и превращаются в водородную звезду.

Ешая
источник
Разве нейтронные звезды не выделяют тепло очень эффективно? Нагрев Нейтронной Звезды настолько, чтобы она превратилась в нормальную звезду, может потребовать абсолютно безумного количества энергии. Было бы любопытно узнать, что произойдет, если на нейтронную звезду попадет струя из ближней черной дыры. Если бы он набрал достаточно тепла, чтобы, возможно, расшириться. Значительно выше моей зарплаты, чтобы попытаться рассчитать.
userLTK
1
Но нейтронная звезда достаточно мала, чтобы мы могли построить печь вокруг нее, чтобы удерживать тепло. Тем не менее, как вы говорите, это требует много энергии. Хотя я не знаю, какой материал мы могли бы использовать.
Eshaya
1
Для изменения температуры нейтронной звезды требуется очень мало энергии, поскольку ее теплоемкость ничтожна. Вот почему они так быстро остывают. Повышение температуры не приведет к распаду нейтронной звезды.
Роб Джеффрис
Если вы нагрели нейтронную звезду до такой степени, что средняя тепловая скорость была больше скорости убегания, почему бы ей не испариться? Но при более низкой температуре вырожденный материал будет превращаться в фазу в невырожденный газ, и вы снова получите звезду, заново родившуюся и на 100% состоящую из водорода. Я согласен, что это не разбито на части и поэтому не отвечает на вопрос.
Eshaya
2

На основании недавнего обнаружения GW170817 и множества других наблюдательных доказательств, кажется, что слияние нейтронных звезд - это один из способов получить массу от нейтронной звезды - возможно, десятые доли солнечной массы.

Существует также доказательство того, что выброшенный материал в результате столкновения является богатым нейтронами, по крайней мере, на начальном этапе, а затем образует богатые нейтронами ядра посредством r-процесса.

Невозможно иметь небольшие комочки стабильной материи нейтронной звезды. Для предотвращения распада нейтронов требуется высокая плотность (см. Https://physics.stackexchange.com/questions/143166/what-is-the-theoretical-lower-mass-limit-for-a-gravitationally-stable-neutron- st ) (теоретическая) минимальная масса для стабильной нейтронной звезды составляет порядка 0,1-0,2 массы Солнца, хотя ни одна не встречалась в природе.

Роб Джеффрис
источник
0

Внешний край нейтронной звезды содержит очень плотно упакованные нейтроны, протоны и электроны. Я бы попробовал застрелить нейтронную звезду позитронами, чтобы столкнуться с электронами, создающими тепло и растущий положительный заряд. Комбинация тепла и положительного заряда и локализованного взрыва вещества-вещества (просто может) постепенно сбрасывают некоторую массу, несколько протонов тут и там, достигая скорости убегания. Это займет много времени, но это может сработать.

Но не забудьте отойти в сторону, когда звезда станет достаточно светлой и достигнет критической обратной величины предела Толмана-Оппенгеймера-Волкова, когда она могла и, вероятно, будет быстро де-нейтронно и быстро расширяться. Я думаю, что это может быть лучшим способом сделать это (хотя мне также нравится вращение, на которое он очень быстро отвечает).

userLTK
источник
1
Неправильно в том смысле, что свободных нейтронов не существует вблизи поверхности нейтронной звезды.
Роб Джеффрис
На самом деле я не сказал «бесплатно», вроде железо и прочее, композитное, супер плотное. Вероятно, очень тонкая атмосфера, в которую могут проникнуть позитроны, путешествуя очень быстро. Позитрон попадает в нейтрон, и он становится протоном - возможно, он летит свободно, позитрон ударяет в электрон, и вы получаете тепло.
userLTK
Почему за это проголосовали? Я думаю, что позитронный подход является одним из наиболее практических предложений для этого, возможно, невозможного начинания. Может быть, сочетание позитронов и получить вращение нейтронной звезды. Если ему дают заряд, его вращение должно быть легче, особенно если заряд локализован.
userLTK