עלית מסוכנת איך למצוא כוכבי נויטרונים


תשובה 1:

זה תלוי אם כוכב הנויטרונים מבודד או לא. יותר מגורל סופי אחד אפשרי אם יש לו בן לוויה, או אם כוכב הנויטרונים עובר סוג של התנגשות.

אם כוכב נויטרונים מבודד הוא יתקרר בהדרגה רבה. הוא לא יכול להשיג שום מסה, והוא כבר מיוצב כנגד קריסת כוח משיכה נוספת על ידי הלחץ של מה שכנראה הוא גז פרמי כמעט מנוון של חומר קווארק מוזר, מעלה ומטה ואלקטרונים שבליבתו.

זה יקרין אנרגיה כפולסר במשך זמן לא מבוטל כמובן, גם בפולסים וגם בספקטרום הרנטגן הרציף. אבל חושבים שכוכבי נויטרונים מבודדים יסתובבו די מהר בגלל הקרינה הזו.

אך מה שמתעלמים מכאן הוא שכל כוכבי הנויטרונים נולדים אכן חמים מאוד: הליבה של כוכב שעובר סופרנובה מסוג II היא זו שמולידה כוכב נויטרונים, ובלידתו היא עשויה להגיע לטמפרטורה של בערך 10–10 20 MeV, בערך.

חלק ניכר מחום ראשוני זה מוקרן במהירות רבה מכיוון שטמפרטורות כאלה גבוהות מספיק כדי ליצור זוגות אלקטרונים-פוזיטרונים, ואלה מחסלות, מדי פעם לאנטי-נייטרינו וניוטרינו, שמעבירים אז אנרגיה מליבת הכוכב הגוססת בתוך פרץ עצום.

פרץ ראשוני זה של נייטרנים ואנטי נייטרינים יוצא בסולם זמן של 1-2 שניות, וישנם נייטרנים נוספים שיוצאים כאשר הכוכב נרגע לעבר חומר נויטרונים.

ואז, כנראה בקנה מידה של 10 שניות לערך, הליבה הפנימית עוברת לקווארקים מוזרים, למעלה ולמטה על ידי האינטראקציות החלשות, וזה צפוי לשחרר עוד פרץ גדול של נייטרינים.

אולם גם לאחר תקופה זו, כוכב נויטרונים מבודד עדיין יישאר מקור נייטרינו בהיר מאוד, כנראה במשך מאות מיליארדי שנים, מכיוון שעדיין ניתן ליצור נייטרנים על ידי תהליכים מסוימים מסדר גבוה יותר למרות שיש חומר מנוון בתוך הכוכב. עם זאת, תהליכים אלה הם איטיים, ולכן שלב הקירור הזה יימשך זמן רב מאוד.

כך שאם זה לעולם לא יתנגש בשום דבר אחר, הוא פשוט יסתובב בהדרגה וישדר נייטרינים ויצנן - אולי במשך מאה מיליארד שנה ויותר, אם אין ריקבון בריון להתערב.

התוצאה של זה היא ירידה הדרגתית באנטרופיה של ליבת הכוכב עקב קירור איטי וקריסה, אך עלייה באנטרופיה של היקום בכללותו ברגע שנחשבת האנטרופיה בכל הקרינה.

כוכב נויטרונים שיש לו בן זוג, לעומת זאת יכול להיות גורל שונה מאוד. אם בן לוויה שלו הוא כוכב רגיל, והפרמטרים מסלוליים נכונים, כלומר קרובים מספיק, אז יתכן שהצטברות של חומר על כוכב הנויטרונים תהיה של בן לוויה - זה, אם זה ימשיך מספיק זמן, יביא בסופו של דבר כוכב נויטרונים מכדי שיהיה צפוף מדי בליבו מכדי שחומר הקווארק יתמוך בו יותר.

אם זה קורה, כוכב הנויטרונים יתמוטט לחור שחור, וכל האנטרופיה שלו, יחד עם זו שנוצרה בקריסה, תעבור לאנטרופיית החור השחור הקשורה לשטח הפנים של אופק החור השחור על פי בקנשטיין.

כשמסתכלים על מעט מאוד מסות קבועות היטב של כוכבי נויטרונים שנמדדו, נראה כאילו זה לרוב גורלם של כוכבי נויטרונים שמצליחים להישאר במערכות בינאריות, וכי המסה המגבילה עבור כוכב נויטרונים היא בסדר גודל. של 1.45–1.65 מסות שמש. ישנם כמה חריגים ידועים ליד 2 מסות שמש, אך השאר טמונים בפס צר למדי. אז הייתי חושד ש"מסת Chandrasekhar "לכוכבי נויטרונים קרובה ל -1.55 מסות שמש.

אם כוכב נויטרונים נמצא בבינארי עם אובייקט קומפקטי אחר, גמד לבן, כוכב נויטרונים או חור שחור, המערכת תפלוט בהדרגה קרינת גרביטציה כשהיא מקיפה ובסופו של דבר שני המלווים ייפלו זה לזה, ככל הנראה ייצרו שחור חור.

שוב האנטרופיה עוברת לקרינת הכבידה בתוספת האנטרופיה השטחית של החור השחור הסופי לאחר סיום המיזוג.

מיזוג כזה הוא בין האירועים האנרגטיים ביותר שיכולים להתרחש אי פעם ביקום - חלק גדול מאוד מהמסה הכוללת יכולה לעבור לקרינת כבידה.

ואז, אם סטיבן הוקינג צודק - כל האנטרופיה הזו יוצאת לאט מאוד כשקרינה תרמית מעל פני החור השחור, שמתפוצצת סוף סוף כאחרונה של קרינת הוקינג יוצאת במהירות רבה ולא משאירה דבר אחר מלבד ים של חלקיקים, בהנחה שהקוסמולוגים אכן צודקים שההתרחבות האוניברסלית מואצת.

כל האנטרופיה תיכנס לחלקיקים האלה ולגלי הכבידה בסופו של דבר, אם הם צודקים.

המצב הסופי של היקום יהיה כמו מוות החום המדומיין של לורד קלווין.

כמעט כל הכוכבים בכל הגלקסיות יתפתלו לחורים שחורים סופר-מסיביים מרכזיים לאורך זמן, עקב קרינת כוח משיכה, ואז החורים השחורים האלה יתאדו, בסולם זמן לא ייאמן. הרבה מאוד טריליוני שנים מעורבים כדי שזה יקרה.

אבל כוכב נויטרונים מבודד - נניח שהוא איכשהו צף שם איכשהו, בין הגלקסיות, ישאיר אחריו רק אבן כוכב נויטרונים קרה מאוד, אם בריונים לעולם לא יתפרקו.

הוא מת רק לאט מאוד על ידי קירור: האנטרופיה נטו מוגברת, על ידי הקרינה שמקררת אותה.


תשובה 2:

כוכב נויטרונים אינו מתפתח. זה פשוט מתקרר על ידי פליטת קרינה. לכן, אם נותר לעצמו, זה לעולם לא "ימות", אלא רק יהיה קר יותר ויותר. אך תהליך ההתקררות איטי מכיוון שכוכבי נויטרונים נולדים חמים מאוד (אחרי הכל הם ליבות של כוכבים גדולים, שנדחסו וחוממו בנוסף במהלך הקריסה), אך יש להם שטח פנים קטן שדרכו הם יכולים להקרין את החום הזה . בסופו של דבר, אחרי זמן רב מאוד, תישאר עם כוכב נויטרונים קר, שאינו מייצר קרינה משמעותית, אך עדיין נשאר כוכב נויטרונים.

אני יכול לחשוב על שתי דרכים שכוכב נויטרונים יכול "למות" (מלבד התנגשות עם אובייקט מסיבי אחר):

  1. אם כוכב נויטרונים מכניס חומר, הוא עלול בסופו של דבר לחצות את המסה המגבילה (גבול טולמן – אופנהיימר – וולקוף - ויקיפדיה) ולהתמוטט.
  2. תיאורטית כוכב נויטרונים יכול להיוולד עם מסה מעל גבול ה- TOV, אך להיות מיוצב על ידי סיבוב מהיר. כוכבי נויטרונים נולדים בדרך כלל מסתובבים במהירות (מכיוון שכוכב המתמוטט בדרך כלל מסתובב ושימור המומנטום הזוויתי גורם לסיבוב להאיץ במהלך קריסה), אך סיבוב זה מאט בהדרגה, בגלל אינטראקציה של השדה המגנטי שלהם עם המדיום הבין כוכבי. אז, שוב תיאורטית, ייתכן שבשלב מסוים הסיבוב של כוכב נויטרונים כזה הופך לאיטי מכדי לייצב אותו והכוכב מתמוטט.

בשני המקרים הקריסה כנראה תוביל לחור שחור. כנראה, מכיוון שיכולות להיות כמה מצבים יציבים נוספים בין כוכב נויטרונים לחור שחור, למשל

כוכב קווארק

. אבל אנחנו לא באמת יודעים אם קיימות מדינות כאלה.


תשובה 3:

כוכב רגיל הוא כדור גז גדול, כוח המשיכה שלו מושך אותו זה לזה, מנסה לגרום לו להתמוטט. זה בעצם מוחזק כי זה ממש ממש חם. באותו אופן שכאשר גז חם הוא מרחיב את הטמפרטורה של הכוכב מאפשר לו להתרחב ולהישאר די גדול. כשהכוכב מזדקן באמת הוא יכול להתפוצץ ובסופו של דבר הוא שורף את רוב הדלק שלו והוא מתקרר מעט. זה מתחיל לקרוס בכוח המשיכה של עצמו. כוכבים המסיביים מספיק מתחילים למחוץ את הפרוטונים ואת האלקטרונים ליצירת נויטרונים. אלה יוצרים גרעין אטומי ענק בגודל כוכב, בעצם רק נויטרונים, כוכב נויטרונים הוא. כוכב רגיל יכול לקרוס לכוכב נויטרונים. אם כוכב נויטרונים יתאסף אט אט יותר ויותר מסה, הוא עלול להתמוטט שוב ​​לפיו הנייטרונים לא יכלו לפרנס את עצמם. זה יתחיל להימחץ יחד וזה היה כל כך כבד וצפוף שהוא יהפוך לחור שחור. חור שחור הוא המקום בו אתה מקבל כל כך הרבה מסה במקום אחד שהוא מותח את החלל כל כך הרבה שאפילו אור לא יכול להימלט, זה יקרה בכל אשר יהיה המבנה הפנימי של החור השחור. איננו יודעים דבר על פנימיות החורים השחורים, ולמעשה הם לא ישפיעו על אף אחד מחוץ לחור השחור, עד כמה שנוכל לדעת חור שחור הוא ככל שיכול להיות דבר.

תודה לך


תשובה 4:

אין מנגנון ברור לכוכב נויטרונים להתפזר לחלוטין, אך קיים מנגנון הגורם לאובדן מסה מכוכבים כאלה. היא אחראית לרוב הקירור שחווים כוכבי נויטרונים לאחר היווצרותם. נייטרינים.

כוכב נויטרונים אינו מורכב כולו מנויטרונים, למרות השם. יש מעין שיווי משקל בין נויטרונים, לפרוטונים + אלקטרונים, כאשר כ -10% מהמסה הם פרוטונים ו- 90% נויטרונים (תלוי בעומק / לחץ ודברים מורכבים רבים). p + e ^ - \ rightarrow n + \ nu

n \ rightarrow p + e ^ - + \ bar {\ nu}

שימו לב שזהו שיווי משקל, ולכן בכל זמן נתון מספר קטן של נויטרונים הופכים לפרוטונים ואלקטרונים, ויש פרוטונים ואלקטרונים שהופכים לנייטרונים. אבל בכל דרך שנוצרים כמה נייטרינים, ואלה יכולים להימלט מכוכב הנויטרונים לחלוטין (אם כי הם עשויים להיתפס גם בתגובות אחרות שאני לא כולל כאן).

הנייטרינים שנמלטים כל אחד מהם נושאים כמות זעירה של אנרגיה מכוכב הנויטרונים. אז בהתחשב באורכי זמן אינסופיים (בדומה לתקופות חור שחור) זה יצטבר. זו ההקרנה הטובה ביותר שלי לאופן שבו כוכב נויטרונים יכול 'להתנדף', אבל לא עשיתי את החישובים כדי לראות איך מתמטיקה עוברת. זה יהיה זמן רב מאוד!


תשובה 5:

לתשובה קצרה לשאלה זו, ולא לרמוז שהאחר עונה לא מעט על הבנה בפיזיקה.

במילים פשוטות פירוש הדבר הוא שהתהליך הוא היתוך גרעיני של אטומי המימן המרכיבים כוכב הו, היסוד הראשון בטבלה המחזורית. התמזגו יחד כדי ליצור אטום עם 2 אלקטרונים, וזה הליום. כאשר לכוכב אין עוד מימן להתמזג זה נחשב שנגמר לו הדלק. בדומה למכונית שנגמרת לה הדלק המכונית נראית מתה. כמו כן עם כוכב כאשר המימן נצרך לחלוטין, הוא נחשב כמת. באיזו נקודה יכולים לקרות דברים מרובים אשר יביאו אותנו לאסטרופיזיקה מכיוון שהתשובות האחרות לפני זה יכולות למלא אותך באופן מלא, אך בעיקרון ללא היתוך גרעיני המשקל של שאריות העניין לא יכול לעכב יותר ואנחנו נתחיל להתקרר. ואין עוד ביקוע גרעיני שמתרחש בתוך העצמי שלו שנחשב למות או שאבא חסר יכולת לשמור ולהפיק אנרגיה ברמה תרמית. 44 מתבונן בקריאה זו כמה מהתשובות האחרות על תצורות של כוכבי נויטרונים, חורים שחורים וסופר נובי. אלה התוצאה הסופית הכללית של מותו של כוכב


תשובה 6:

כידוע כוכב נויטרונים מיוצר כתוצאה מאסופרנובה, כאשר המסה שנותרה קרוב ל -1.4 של השמש שלנו, שם הרדיוס שלה הוא כ- 11.5 ק"מ. תחת חומר מעובה שכזה כל החומר נגלש לנויטרונים, ועל ידי עקרון ההדרה נויטרונים יהיו תחת מה שנקרא לחץ ניוון שמתנגד לכוח המשיכה ושומר על הגודל בערך 11.5 ק"מ. עכשיו אם אנרגיית הדלק עקב היתוך גרעיני תפחת בזמן שחולף (זמן חיים) מסת הכוכב הניוטרן נסתמכת יותר לגודל קטן יותר, איזה כוכב נויטרונים הופך לחור שחור. כך באופן כללי כוכב הנויטרונים נולד ומת.


תשובה 7:

אם הוא לעולם לא אוסף מספיק מסה נוספת כדי להפוך לחור שחור, הוא עלול "להסתובב" בסופו של דבר; אבל המנגנון היחיד לאיבוד המסה שיכולתי לחשוב עליו יהיה אם הנויטרון המזדמן יקבל מספיק "בעיטה" כדי לעלות מספיק גבוה מכוח הכבידה כדי להתפורר חזרה לפרוטון, ואלקטרון ואנטי-נוטרינו אלקטרוני; האנטי-נוטרינו לפחות יכול להימלט לחלוטין. ואז, אלא אם כן גם האלקטרון בורח, שני החלקיקים הטעונים היו נופלים בחזרה לכוח המשיכה וככל הנראה משולבים מחדש ליצירת נויטרון, ופולט נייטרינו אלקטרוני, שעלול גם לברוח. אז יתכן (אני חושב) שכוכבי נויטרונים עלולים להתפורר אט אט על ידי "אידוי" זוגות ניטרינו-אנטי-נוטרינו בנפרד.


תשובה 8:

כוכב נויטרונים, או פולסר, הוא הליבה שהתמוטטה של ​​כוכב מת. אין עבורם מנגנון ליצירת אנרגיה, פרט לאינטראקציה עם הגזים שמסביב. כאשר הגזים שמסביב נופלים אל פני השטח, הם מכוונים, על ידי השדות המגנטיים המרוכזים מאוד, אל הקטבים המגנטיים, והם מתחממים ויוצרים פולסים אלקטרומגנטיים (פוטונים). מכיוון שהקטבים המגנטיים אינם בהכרח, וברוב המקרים אינם, מסודרים עם ציר הסיבוב, פוטונים אלה נפלטים בקורות מסתובבות. אם במקרה נמצא על אחד משני חרוטי הפליטה, אנו מזהים קרן פועמת, ומכאן שמו של הפולסר הוחל.

כאשר הגזים סביב כוכב נויטרונים מותשים, כל שנותר הוא כדור כהה של נויטרונים שצף בחלל. עם זאת, הוא עדיין מוגדר ככוכב נויטרונים.


תשובה 9:

אני מבין כי כוכבי נויטרונים כבר מתים, כאשר השמש שלנו תמות, זה יהיה גחלת צפופה חמה של פחמן שתתקרר לאט עד שיהיה חשוך וקר. כוכב הנויטרונים הוא הגחלת של כוכב מסיבי יותר. מסיבי מספיק כדי לדחוס את החומר שלו לנייטרונים, אבל לא מספיק מסיבי כדי להתמוטט לחור שחור, שנחשב גם לכוכבים מתים. אך מכיוון שחורים שחורים יכולים להתמזג ולהפוך לחורים שחורים מסיביים במרכזי הגלקסיות; נראה שיש להם חיים מעבר למוות (זומבים, אם תרצו).


תשובה 10:

אם פרוטונים לא מתפוררים, אז לאחר שהתקרר מספיק כדי לא לפלוט ניטרינים, כוכבי נויטרונים יהיו יציבים כנגד הכל מלבד מנהור קוונטי, אותו מנגנון שמייצר קרינת הוק מחורים שחורים.


תשובה 11:

כוכב נויטרונים, שנותר לנפשו, הוא אולי המבנה המאקרו היציב ביותר ביקום. אין עובדה המצביעה על כך שהיא אינה אלא אלמותית.