Що було б, якби тіло потрапило в нейтронну зірку?

10

Ми знаємо нейтронні зірки як дуже масивний об’єкт з надзвичайно сильними гравітаційними силами, який складається здебільшого з нейтронів.

Я не міг не задатися питанням: що трапиться, якби об'єкт потрапив у нейтронну зірку, що буде з ним? Чи перетворить це також у нейтрони? І чи буде якесь супутнє випромінювання?

star gravity neutron-star

— Йода
джерело

Нейтронні зірки ніде не розташовані «повністю складаються з нейтронів». У корі багато електронів і, швидше за все, зовнішня оболонка повністю іонізованого заліза. Так що все, що потрапить у цей конверт, ймовірно, буде також повністю іонізованим, але яка його частина (якщо така є), швидше за все, буде піддаватися злиття у більш важкі елементи, я не впевнений у тому, тим більше, що спочатку він буде розірваний від припливних сил.

— Стен Ліу

@StanLiou Дякую за вказівку на це, я редагую це питання відповідно.

— Йода

@StanLiou: Враховуючи, що викид енергії на одиницю маси в момент удару набагато більший, ніж енергія зв’язування ядер на одиницю маси удару, іонізація та ядерні зв’язки не мають значення. Результат був би таким самим, як якщо б об'єктом був би лише набір протонів і нейтронів.

— Олексій Бобрик

5

Не детальних розрахунків, а якісної відповіді: залежно від траєкторії удару, результати дещо відрізнятимуться, але зрозуміло, що потенційна енергія удару буде перетворена на велику кількість кінетичної енергії до того, як відбудеться удар. Кінетична енергія потім буде перетворюватися в основному на тепло під час удару, перетворюючи значну частину маси ударника на рентгенівські та гамма-промені.

Залишки імпактора будуть перетворені в плазму, при цьому більша частина електронів рухається незалежно від колишніх ядер і розсіюється головним чином в атмосферу (тонкий шар у кілька міліметрів) нейтронної зірки. Енергії будуть достатньо високими для запуску ядерного синтезу, а також поділу разом з іншими високоенергетичними реакціями частинок. Частина енергії буде перетворена на магнітні поля, які також можуть бути дуже сильними на нейтронних зірках.

Немало сильного перемішування з внутрішньою частиною нейтронної зірки слід очікувати в першу мить для невеликих ударів через високу інерційність та щільність внутрішніх частин нейтронної зірки.

У деяких випадках удар може спровокувати крах нейтронної зірки в чорну діру, залежно від маси нейтронної зірки та маси удару.

Детальніше про внутрішню будову нейтронних зірок у Вікіпедії . ("Матерія, що падає на поверхню нейтронної зірки, буде пришвидшена до величезної швидкості завдяки силі тяжіння зірки. Сила удару, ймовірно, зруйнує атоми компонента об'єкта, зробивши всю його речовину ідентичною, здебільшого, рештою зірки . ")

Більше про межу Чандрасехара нейтронних зірок .

— Джеральд
джерело

5

Припустимо, що те, що потрапляє на нейтронну зірку, - це "нормальний" матеріал - планета, астероїд чи щось подібне. Оскільки матеріал спрямовується в бік нейтронної зірки, він набирає величезну кількість кінетичної енергії. Якщо припустити, що вона починається з нескінченності, то отримана енергія (і перетворюється на кінетичну енергію) приблизно (ігноруючи GR) де - маса об'єкта (що скасовує) і і - маса і радіус нейтронної зірки (припустимо типові значення і 10 км відповідно).

\frac{1}{2} m v^{2} = \frac{G M m}{R},

$\frac{1}{2}m v^2 = \frac{GMm}{R},$

m

$m$

M

$M$

R

$R$

1.4 M_{⊙}

$1.4 M_{\odot}$

Це призводить до швидкості, коли вона наближається до поверхні нейтронної зірки в м / с - тобто досить велика, що вам доведеться робити обчислення, використовуючи фактично релятивістську механіку. $1.9 \times 10^{8}$

Однак я сумніваюся, що об’єкт потрапить на поверхню неушкодженою, завдяки припливним силам. Межа Рош для розриву жорсткого об'єкта виникає, коли об’єкт знаходиться на відстані де і - середня густина нашої нейтронної зірки і об'єкта відповідно. Для кам'янистого матеріалу кг / м . Для нашої довідної нейтронної зірки кг / м . Таким чином, коли об'єкт наблизиться до км, він розпадеться на складові його атоми.

d = 1.26 R {(\frac{ρ_{N S}}{ρ_{O}})}^{1 / 3},

$d = 1.26 R \left(\frac{\rho_{NS}}{\rho_O}\right)^{1/3},$

ρ_{N S}

$\rho_{NS}$

ρ_{O}

$\rho_O$

ρ_{O} ≃ 5000

$\rho_O \simeq 5000$

^{3}

$^{3}$

ρ_{N S} ≃ 7 \times 10^{17}

$\rho_{NS} \simeq 7\times10^{17}$

^{3}

$^{3}$

d = 500, 000

$d= 500,000$

Таким чином, він надійде в околиці нейтронної зірки як надзвичайно гарячий іонізований газ. Але якщо матеріал має навіть найменший імпульс кута, він не міг би впасти прямо на поверхню зірки нейтронів, не попередньо скинувши цей кутовий імпульс. Тому він сформує (або приєднається) диск для нарощення. Коли транспортний імпульс транспортується назовні, матеріал може переміщатися всередину, поки він не зачепить магнітне поле нейтронної зірки і не здійснить остаточний шлях на поверхню нейтрона, ймовірно, пройшовши через ударний удар, коли він наблизиться до магнітного полюса, якщо об'єкт вже сильно наростаючи. Приблизно кілька відсотків енергії маси спокою перетворюються на кінетичну енергію, а потім тепло, яке частково осідає в зорі кори нейтронів разом із речовиною (ядрами та електронами) і частково випромінюється.

При високій щільності у зовнішній корі сировина (звичайно, якщо вона містить багато протонів) буде спалюватися при швидких ядерних реакціях. Якщо за короткий час накопичиться достатня кількість матеріалу, це може призвести до уникнення термоядерного вибуху до тих пір, поки всі легкі елементи не будуть витрачені. Подальші захоплення електронів роблять матеріал все більш і більш багатим нейтроном, поки він не осідає до рівноважного складу кори, який складається з ядер, багатих нейтронами та ультрарелятивістсько вироджених електронів (відсутні вільні нейтрони).

— Роб Джеффріс
джерело