Як насправді з'явиться нейтронна зірка?

Побачивши багато знімків, створених художниками нейтронних зірок і планет, які обертаються на деяких з них, мені було цікаво, як пульсар видасться людині, у видимому світлі (припускаючи, що інтенсивне випромінювання тощо не вбиває нас у процесі) .

Як я розумію, пульсарний пучок проектується на магнітні полюси зірки, а не на обертові полюси, які не обов'язково відповідають один одному. Зважаючи на те, що пульсари обертаються надзвичайно швидко, і промінь може бути видно на величезних відстанях - наприклад, якби він просвічував туманність пульсара - чи буде він виглядати як пряма, вигнута лінія чи, можливо, конус? Це припускаючи, що промінь можна побачити у видимому світлі.

Зважаючи на неймовірну щільність нейтронних зірок та їх невеликі фізичні розміри, чи нічне небо було б помітно спотворене до того моменту, коли (наприклад) одразу після заходу сонця на гіпотетичній планеті, можливо, можна було б спостерігати інші планети біля зірки або позаду, які б інакше бути заблокованим ним?

Зважаючи на їх малі площі поверхні, чи не все-таки нейтронна зірка буде виглядати такою ж світиться, як скажімо, Сонце на подібній відстані? Наскільки близько ви мали б дістатися до нейтронної зірки, щоб її видима величина відповідала Сонцю від Землі?

Ваше запитання занадто загальне, вам потрібно перейти до конкретних прикладів.

По-перше, дуже мало нейтронних зірок є пульсарами. Пульсари представляють собою або короткі фази у пульсар спін-вниз на початку життя нейтронної зірки, або вони є продуктом спін до нейтронної зірки в подвійній системі. Більшість нейтронних зірок не потрапляють ні в одну з цих категорій.

Стандартна нейтронна зірка буде схожа на будь-яку іншу зірку при подібній температурі. Більшість із них справді будуть дуже гарячими - 100 000 К і більше, хоча історії охолодження нейтронних зірок досі невідомі і залежать від екзотичної фізики. Такий об’єкт є "білим гарячим" - він випромінює чорне випромінювання тіла на всіх частотах, видимих ​​оку (а також набагато більше на УФ-довжинах хвиль).

Наскільки близько ви мали б досягти, щоб його видима світність / величина відповідала Сонцю? Добре, що залежить від розміру і температури нейтронної зірки. Більшість, як вважають, діаметром 20 км. Як ви зробили розрахунок, це прирівняти потік випромінювання чорних тіл на одиницю площі на заданій відстані до постійної сонячної радіації близько 1300 Вт на квадратний метр. Однак для нейтронної зірки є дві зморшки: По-перше, випромінювання гравітаційно червоніє, тому температура, яку ми вимірюємо, нижча за температуру на поверхні. По-друге, загальна відносність говорить нам, що ми можемо бачити більше, ніж просто півсферу нейтронної зірки - тобто ми можемо бачити навколо спини - і це збільшує потік, який ми спостерігаємо. Це приблизно коефіцієнт двох ефектів, тому просто для того, щоб оцінити порядок оцінки,$T=10^{5}$

$d$

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

$\sim 0$

Звернутися до пульсарів. Слід зазначити , що імпульсне випромінювання має мати оптичний компонент і імпульсні оптичне випромінювання було видно з ряду пульсарів. Оптичне випромінювання синхротрону просто виявилося б періодичним, інтенсивним освітленням пульсара, коли промінь прокочується по лінії зору. Якби ви не були в полі зору, ви б не бачили імпульсного оптичного випромінювання. Якщо ви могли спостерігати, як промінь проходить через туманність або якесь інше середовище навколо пульсару, так, так, цілком можуть бути деякі ефекти, які ви могли б побачити з точки зору іонізації або розсіяного світла, що виходить по шляху променя.

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

Затвердження того, що Пульсар буде схожий на чорне тіло з високою температурою, не підтверджується доказами. Оптичні вимірювання Крабі показують плоский спектр бачити це . Це результат оптичного випромінювання від синхротронного випромінювання, а не від гарячої поверхні.

Останні результати Gaia DR2 включають Crab Pulsar як DR23403818172572314624. Колір BP-RP становить 1,0494, що відповідає температурі близько 5100 K за схемою HR2 DR2. Це дуже схоже на температуру, показану в даних DR2. Це потрібно використовувати обережно, оскільки калібрування стосується зірки з атмосферою "Чорне тіло", а не "атмосфери", що випромінюється завдяки синхротронному випромінюванню. Дивіться це для отримання повних даних про DR2.

Ми не знаємо, наскільки велика "атмосфера" випромінювання, але груба ідея може бути обчислена з даних DR2 за посиланням вище. Однак невизначеність паралакса (відстані) досить велика, тому потребує кращого вимірювання відстані.

Я можу надати відповідь, але вітаю виправлення.

Мені було цікаво, як пульсар постане перед людиною, у видимому світлі

У спектрі видимого світла це не виглядало б великим, якщо б не була значна туманність, тоді ми могли б побачити вплив пульсару на туманність, але не на сам пульсар. Рентгенівські і радіохвилі не видно, і якби пульсар не був спрямований на нас, ми не бачили б, щоб він проходив через порожній простір.

Нейтронні зірки, як правило, занадто гарячі для нас, щоб побачити. Якщо потрібно було значно охолонути, можливо, на 10 або 20 тисяч градусів на поверхні, то воно могло б світитися помітно синім і виглядати як найяскравіша зірка на небі, все ще просто точка на небі, але найяскравіша точка на небі при 1 АС.

Але в основному вони занадто гарячі, щоб світитися у видимому світлі.

Те, що ви можете бачити з 1 AU від нейтронної зірки, може бути накопичувальним диском. Матерія, що потрапляє в нейтронну зірку, стає дуже гарячою, і енергія, якщо вплив набагато більший, ніж енергія поділу, тому матерія наближається до нейтронної зірки та спіралей, ви, напевно, говорите про рентгенівські та гамма-промені, але ви можете побачити на деякій відстані помітно сяючий накопичувальний диск, можливо на орбіті, що поступово розпадається. По суті, те, що ви могли бачити, залежатиме від того, що навколо нейтронної зірки, ніж залежатиме від самої зірки.

Як я розумію, пульсарний пучок проектується на магнітні полюси зірки, а не на обертові полюси, які не обов'язково відповідають один одному. Зважаючи на те, що пульсари обертаються надзвичайно швидко і промінь може бути видно на величезних відстанях - наприклад, якби він просвічував туманність пульсара - чи буде він виглядати як пряма, вигнута лінія або, можливо, конус

Проблема тут полягає в тому, що ви не бачите промінь. Ви бачите світло, як воно спрямоване на вас, ви не можете бачити світловий промінь у просторі (навіть якщо воно видно світло).

Ви можете бачити промінь, не націлений на вас в атмосфері через відбиття молекул пилу та води у повітрі.

(див. маленьке зображення)

У космосі матерія набагато більше розповсюджена. Це правда, що пульсар може висвітлити частину туманності, хоча туманність також у будь-якому випадку може світитися самостійно (я не впевнений у цьому на 100%), але туманність дуже велика і дуже розповсюджена. Щоб побачити це неозброєним оком, я не думаю, що ви побачили б багато іншого, крім, можливо, великого світіння.

Якби ви могли бачити пульсарний промінь, потрібно світло 8 хвилин, щоб світло рухався 1 АС, і пульсар може обертатися сотні разів, можливо тисячі разів за 8 хвилин, тож якби ви насправді могли бачити промінь, це було б надзвичайно вигнута, як спіраль. Саме світло буде рухатися по прямій лінії, але оскільки джерело світла швидко обертається, воно виглядатиме так (малюнок нижче), якби було достатньо матеріалу для відбиття світла (якого, мабуть, не було б, не в межах 1 АС).

Насправді це виглядало б нічого подібного, але якби ви могли бачити промінь, саме так він би виглядав. Як виглядає ця спіраль з однієї точки - це пульсар, вимкнено, увімкнено, вимкнено, увімкнено, відключено тощо.

Крім того , світло ніколи не рухається по спіралі, вона проходить по прямій лінії від пульсара, але , як і води спіраль тут , яка падає вниз по прямій лінії, але схоже , що він падає в спіралі (якщо це має сенс ).

Зважаючи на неймовірну щільність нейтронних зірок та їх невеликі фізичні розміри, чи нічне небо було б помітно спотворене до того моменту, коли (наприклад) одразу після заходу сонця на гіпотетичній планеті, можливо, можна було б спостерігати інші планети біля зірки або позаду, які б інакше бути заблокованим ним?

Ну, а для початку, без сонця, планет, мабуть, не було б видно. Якщо Нейтронна зірка світилася яскраво завдяки гарячому накопичувальному диску, ви не могли б бачити нічого позаду цього, тому яскравість його зробила б бачення світла, зігнутим навколо нього блідим для порівняння.

Тепер якби зоря Нейтрона була темною для наших очей, тоді ми могли б бачити гравітаційне лінзування навколо неї, але зірки, а не планети, тому що планети були б темними. (Місяць теж був би дуже темним, видно більше тим, що блокує, ніж тим, що світить). Однак лінзи були б зовсім маленькими. Видима лінза мала б лише кілька разів більше діаметра Нейтронової зірки, можливо, 100 миль поперек, що, за 93 мільйони миль, справді крихітний. Ви можете побачити якусь дивну викривлення зірки тут або там, коли правильно вишикувалися, але щоб побачити будь-який цікавий видимий об’єктив, вам знадобиться досить потужний телескоп.

Зважаючи на їх малі площі поверхні, чи не все-таки нейтронна зірка буде виглядати такою ж світиться, як скажімо, Сонце на подібній відстані? Наскільки близько ви мали б дістатися до нейтронної зірки, щоб її видима величина відповідала Сонцю від Землі?

Вигляд цього торкнувся вище. Зоря Нейтрона може виділяти багато енергії в пульсарному пучку, але це в основному рентгенівські промені, а не видиме світло. Наскільки яскравим він буде залежати від того, скільки матеріалу потрапляє в нього в той час, тому немає правильної відповіді на те, наскільки близько до Землі потрібно було б мати рівну яскравість. Це теж різний вид яскравості, в основному це не видиме світло. Але немає можливості відповісти на це питання, оскільки це залежить від занадто багато речей.

Коли нейтронна зірка щойно утворюється (що зазвичай трапляється після наднової, тому виділяється величезна енергія), але коли зірка просто утворюється, вона може бути діаметром 12-15 миль, але температура поверхні може бути (здогадуючись), можливо, мільярд градусів, хоча він дуже швидко остигає. Дуже молода Нейтронна зірка може випромінювати більше енергії для нашого Сонця, хоча значна частина буде в Нейтрино, яка б значною мірою проходила через Землю. Але цей рівень виробництва енергії не триватиме довго. Він охолоне до приблизно мільйона градусів протягом декількох років. Джерело .

Якщо припустити, що поверхня пульсара схожа на поверхню інших нейтронних зірок, якщо промінь не буде вказаний на вас, він буде схожий на інші нейтронні зірки. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) - одна з небагатьох нейтронних зірок, яку ми можемо бачити на оптичних довжинах хвиль. Він має зорову величину 25,6 при ≈61 парсекса (видима зорова величина Сонця на цій відстані була б приблизно 8,75). Обертаючи кривошипи, я отримую абсолютну зорову величину MV 21,67 і зорову світність ≈.00000018. Беручи квадратний корінь, мені потрібно бути приблизно .00043 АС, або приблизно десятою частиною діаметра Сонця, щоб воно було візуально таким же яскравим, як Сонце від Землі. В діаметрі всього 14 км або близько того, він би дуже малий, приблизно 4,7% видимого діаметра Сонця - не набагато більше точки. Але як зазначалося вище, реальна, болометрична, світність нейтронної зірки була б набагато-значно вищою. Людина, яка дивиться на неї (незахищену) з цієї відстані, вона буде осліплена і смажена в короткому порядку. Можливо, на цій відстані може бути досить далеко вниз по тяжкості, щоб релятивістські ефекти, що затемнюють зірку, були б меншими, а зірка здавалася б ще яскравішою. І можна також відзначити деякі наслідки припливів. Ця ситуація вимагає, щоб "Загальні вироби з корпусу" Ларрі Нівен використав для своєї повісті "Нейтронова зірка!"