Что произойдет, если тело упадет в нейтронную звезду?

10

Мы знаем нейтронные звезды как очень массивный объект с чрезвычайно сильными гравитационными силами, который состоит в основном из нейтронов.

Я не мог не задаться вопросом, что произойдет, если объект упадет в нейтронную звезду, что с ним будет? Это превратит это в нейтроны также? И будет ли какое-либо сопутствующее излучение?

star gravity neutron-star

— Yoda
источник

Нейтронные звезды далеко не «полностью состоят из нейтронов». В коре много электронов и, скорее всего, внешняя оболочка полностью ионизированного железа. Так что все, что попадает в эту оболочку, вероятно, будет также полностью ионизировано, но какая его часть (если таковая имеется), вероятно, подвергнется слиянию с более тяжелыми элементами, в чем я не уверен, тем более, что сначала она будет разорвана приливными силами.

— Стэн Лиу

@StanLiou Спасибо за указание на это, я соответственно отредактирую вопрос.

— Йода

@StanLiou: Учитывая, что энерговыделение на единицу массы в момент удара намного больше, чем энергия связи ядра на единицу массы ударника, ионизация и ядерные связи не имеют значения. Результат будет таким же, как если бы объект представлял собой набор протонов и нейтронов.

— Алексей Бобрик

5

Никаких подробных расчетов, но качественный ответ: в зависимости от траектории ударника, результаты будут немного отличаться, но ясно, что потенциальная энергия ударника будет преобразована в большое количество кинетической энергии до того, как удар произойдет. Кинетическая энергия будет затем преобразовываться в тепло во время удара, превращая значительную часть массы ударника в рентгеновские и гамма-лучи.

Остатки ударного элемента будут преобразованы в плазму, в которой большинство электронов движется независимо от своих прежних ядер, и рассеиваются в основном в атмосфере (тонкий слой в несколько миллиметров) нейтронной звезды. Энергии будут достаточно высокими, чтобы вызвать ядерный синтез, а также деление вместе с другими реакциями частиц с высокой энергией. Часть энергии будет преобразована в магнитные поля, которые также могут быть очень сильными на нейтронных звездах.

В первый момент не следует ожидать большого смешивания с внутренней частью нейтронной звезды для малых ударных элементов из-за высокой инерции и плотности внутренних частей нейтронной звезды.

В некоторых случаях удар может вызвать коллапс нейтронной звезды в черную дыру, в зависимости от массы нейтронной звезды и массы ударного элемента.

Подробнее о внутренней структуре нейтронных звезд в Википедии . («Материя, падающая на поверхность нейтронной звезды, будет ускоряться гравитацией звезды до огромной скорости. Сила удара, вероятно, разрушит атомы компонента объекта, сделав все его вещество идентичным, во многих отношениях, остальной части звезды». . ")

Подробнее о пределе Чандрасекара нейтронных звезд .

— Джеральд
источник

5

\frac{1}{2} м v^{2} знак равно \frac{г M м}{р},

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

m

$m$

M

$M$

R

$R$

1.4 M_{⊙}

$1.4 M_{\odot}$

$1.9 \times 10^{8}$

d знак равно 1,26 р {(\frac{ρ_{N S}}{ρ_{О}})}^{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 образом, он прибудет в окрестности нейтронной звезды как чрезвычайно горячий ионизированный газ. Но если материал имеет даже малейший момент импульса, он не может упасть непосредственно на поверхность нейтронной звезды, не потеряв этот момент импульса. Поэтому он сформирует (или присоединится) аккреционный диск. Поскольку момент импульса распространяется наружу, материал может двигаться внутрь, пока он не зацепится за магнитное поле нейтронной звезды и не совершит свое окончательное путешествие на поверхность нейтрона, вероятно, пройдя через аккреционный удар, когда он приблизится к магнитному полюсу, если объект уже сильно срастается. Примерно несколько процентов энергии покоя преобразуется в кинетическую энергию, а затем в тепло, которое частично откладывается в коре нейтронной звезды вместе с веществом (ядрами и электронами) и частично излучается.

При высоких плотностях во внешней коре сырье (конечно, если оно содержит много протонов) будет сжигаться в быстрых ядерных реакциях. Если за короткое время накапливается достаточное количество материала, это может привести к неконтролируемому термоядерному взрыву, пока все легкие элементы не будут израсходованы. Последующие захваты электронов делают материал все более и более насыщенным нейтронами, пока он не оседает до равновесного состава коры, которая состоит из богатых нейтронами ядер и ультрарелятивистски вырожденных электронов (без свободных нейтронов).

— Роб Джеффрис
источник