Чому Нейтронні зірки не утворюють горизонт подій?

Намагаючись порівняти щільність Чорних дірок і Нейтронових зірок, я придумав таке:

Типова нейтронна зірка має масу приблизно від 1,4 до 3,2 мас Сонця 1 [3] (див. Чандрасехар Межа) з відповідним радіусом близько 12 км. (...) Нейтронні зірки мають загальну щільність від 3,7 × 10 ^ 17 до 5,9 × 10 ^ 17 кг / м ^ 3 [1]

і

Ви можете використовувати радіус Шварцшильда для обчислення "щільності" чорної діри - тобто маси, поділеної на об'єм, укладений в радіусі Шварцшильда. Це приблизно дорівнює (1,8х10 ^ 16 г / см ^ 3) х (Мсун / М) ^ 2 (...)

Значення радіуса Шварцшильда виявляється приблизно (3x10 ^ 5 см) x (M / Msun) [2]

Візьмемо нейтронну зірку з вершини спектра (3,2 Мсун) і тієї ж масової чорної діри.

Перетворення одиниць:

• Нейтронна зірка: 5,9 × 10 ^ 17 кг / м ^ 3 = 5,9 × 10 ^ 14 г / см ^ 3
• Чорна діра: 1,8х10 ^ 16 г / см ^ 3 х (1 / 5,9) ^ 2 = 5,2 х10 ^ 14 г / см ^ 3

Радіус чорної діри буде (3x10 ^ 5 см) x (5,2) = 15,6 км

Нейтронна зірка 3,2 Мсун цієї щільності мала б об'єм 1,08 х 10 ^ 13 м ^ 3, що дає радіус 13,7 кілометра

Згідно теореми Шелла, сила тяжіння сферичних об'єктів на заданій відстані однакова для сфер, як і для точкових мас, тому на однаковій відстані від центру однієї маси (точка - чорна діра, сфера - нейтронна зірка) гравітація буде однаковою .

Це поставило б поверхню нейтронної зірки нижче поверхні горизонту події еквівалентної чорної діри. Проте я ніколи не чув навіть про горизонт нейтронних зірок.

Або я помилився в своїх розрахунках (і якщо я це зробив, ви могли б це вказати?) Або ... ну чому?

Як зазначає Франческо Монтесано, використання неправильної маси призводить до неправильної відповіді. Також використання щільності тут здається складним способом дійти до відповіді; ви можете обчислити радіус Шварцшильда для НС і побачити, чи менший він від його фактичного радіуса.

Оскільки шкали щільності як ρ ~ M / R ^ 3, а радіус Шварцшильда як R _s ~ M, то щільність BHs масштабується як ρ ~ 1 / R ^ 2; Більш масивні БХ менш щільні, і просто перевірити, чи є НС щільнішою, ніж одна ВГ, недостатньо - вони повинні бути однакової маси, це означає, що ви насправді порівнюєте радіуси.

Використання щільності недійсне. Оскільки радіус горизонту події для даної маси лінійно збільшується, об’єм цього радіуса збільшується в міру куба і тому щільність зменшується. Дивлячись на це іншим способом, щільність збільшується зі зменшенням горизонту подій.

Ви можете обчислити розмір горизонту подій для будь-якої заданої маси. Вам просто потрібно знайти точку, в якій швидкість втечі перевищує швидкість світла. Ми можемо використовувати швидкість світла у формулі для швидкості втечі і вирішити для радіуса

Рішення формули швидкості втечі для r дає

Я склав електронну таблицю з цифрами. Я підрахував, що чорна діра 3,2 сонячної маси мала б радіус 4,752 км, це означає, що нейтронна зірка, що має 3,2 маси сонячної маси, повинна стати чорною дірою, вона повинна скоротитися до 9 504 км і мати щільність 7,13E18 кг / м. ^ 3. І навпаки, надмасивна чорна діра в центрі нашої галактики має радіус горизонту події близько 6 млрд. Км і щільність всього 4,34Е6 кг / м ^ 3. Чорна діра розміром з протоном потребує 350 мільйонів метричних тонн і має щільність 1,5E56 кг / м ^ 3.

Я думаю, що ти, мабуть, не працює на деяких своїх номерах. Зокрема, ви використовуєте діапазони чисел у верхньому кінці спектру та цифру "приблизно" для радіусу нейтронної зірки, як ніби 12 км - це єдиний постійний радіус для всіх нейтронних зірок. Насправді нейтронна зірка 1,4 сонячної маси мала б радіус десь між 10,4 та 12,9 км ( джерело )

https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/nicer/nicer_about.html

Повернемося до того часу, коли червоний надгігант переходить у супернову. Коли йде супернова, її зовнішні оболонки вибухають через вибух. Що буде далі, залежить від маси залишку. Якщо маса в 1,4 - 3 рази перевищує масу Сонця, вона стає нейтронною зіркою. Якщо вона в 3 рази більша за масу, вона стає чорною дірою. Нейтронні зірки не можуть мати горизонти подій чорних дір, оскільки їх залишок наднової просто не був достатньо масивним.

Кажуть, що нейтронні зірки згинають простір / час настільки сильно, що частини спини видно спереду! Звичайно, нейтронна зірка, по суті , один дуже дуже велику кулю нейтронів з усіма світловими елементами на поверхні. Деякі вчені зараз вважають, що прості зіткнення нейтронних зірок не породжують усіх важких елементів, але існування елементів, важчих за залізо, відбувається через зіткнення зірок у чорну діру-нейтрон. Якщо так, то вони не мають горизонту подій, не дивлячись на величезну серйозність, тому що справа занадто розповсюджена, тоді як для справжньої чорної діри її все сконцентровано в одному місці. Насправді вважається, що швидкість втечі для типової нейтронної зірки становить близько 1/3 до 1/2 швидкості світла, все ще велика кількість і, до речі, життя можебути можливим на планеті, що обертається навколо нейтронної зірки з радіаційною толерантністю, достатньою навіть для бактерій, таких як Deinococcus radiodurans, доки орбіта планети тримала її далеко від струменів. Варіант цієї концепції полягає в тому, коли нейтронна зірка потрапляє на червоний надгігант, коротко запаливши синтез гелію, якщо все це не повинно спалахнути першим.
https://arstechnica.com/science/2014/06/red-supergiant-replaced-its-core-with-a-neutron-star/