Wie können Neutronensterne gasförmige Atmosphären haben?

Neutronensterne können kleine Atmosphären haben. Sie haben jedoch auch extrem starke Anziehungskräfte. Sollten nicht alle Gasmoleküle an die Oberfläche des Sterns gezogen werden und unter dem immensen Druck zu Feststoffen werden?

Vielleicht denke ich falsch darüber nach, aber ich sehe nicht, wie es möglich sein könnte.

— Sir Cumference
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4 Zoll dicke Atmosphären. :-)

— userLTK

@userLTK Es scheint immer noch absurd, dass Materie, die so nah am Stern ist, gasförmig sein wird.

— Sir Cumference

Was meinst du mit großen Atmosphären? Wenn Sie die Magnetosphären meinen, dann ist der Hinweis im Namen. Die Schwerkraft ist nicht die einzige wirkende Kraft.

— Rob Jeffries

@RobJeffries Ja, ich habe einen Fehler gemacht, indem ich "groß" gesagt habe. Ich meinte die kleinen gasförmigen Atmosphären, die Neutronensterne umgeben.

— Sir Cumference

Als Quelle: chandra.harvard.edu/press/09_releases/press_110409.html Wasserstoff und Helium verschmelzen auf der Oberfläche zu Kohlenstoff. "Atmosphäre" mag etwas vage sein, es ist wahrscheinlich eher ein dichtes, fast festes Plasma. . . . aber ich vermute.

— userLTK

Die Schwerkraft ist nur insofern wichtig, als sie das Material auf hohe Dichten komprimieren kann. Ob dieses Material sich verfestigen kann, hängt von der Konkurrenz zwischen der potentiellen Coulomb-Energie und der Wärmeenergie der Partikel ab. Ersteres nimmt mit der Dichte zu, letzteres mit der Temperatur. Ein dichtes Plasma kann immer noch ein Gas sein, wenn es heiß genug ist.

Eine grobe Formel für die exponentielle Skalenhöhe der Atmosphäre lautet wobei die Temperatur des Gases ist, eine Atommasseneinheit ist, die Anzahl der Atommassen ist Einheiten pro Teilchen und ist die Oberflächengravitation mit .

h = \frac{k T.}{μ m_{u} G},

$h = \frac{kT}{\mu m_u g},$

T

$T$

m_{u}

$m_u$

μ

$\mu$

g

$g$

g = G M / R^{2}

$g = GM/R^2$

Für einen typischen Neutronenstern mit km, haben wir m / s . Die Atmosphäre könnte eine Mischung aus ionisiertem Helium ( ) oder vielleicht Eisen ( ) sein, also sagen wir der Einfachheit halber . Die Temperatur an der Oberfläche des Neutronensterns ändert sich mit der Zeit; Typischerweise kann für einen jungen Pulsar die Oberflächentemperatur K . $R=10$ $M= 1.4M_{\odot}$ $g=1.86\times 10^{12}$ $^2$ $\mu=4/3$ $\mu = 56/27$ $\mu=2$ $10^{6}$

Dies ergibt mm. $h = 2$

Warum ist das kein "Feststoff"? Weil die Wärmeenergie der Teilchen größer ist als die Coulomb-Bindungsenergie in jedem festen Gitter, das die Ionen bilden könnten. Dies ist bei der festen Oberfläche unterhalb der Atmosphäre nicht der Fall, da die Dichte sehr schnell wächst (von kg / m auf mehr als kg / m (wo Erstarrung) findet statt) nur wenige cm in, weil die Skalenhöhe so klein ist. Natürlich steigt auch die Temperatur, aber nicht um mehr als den Faktor 100. Danach ist die Dichte hoch genug für die Elektronendegeneration und das Material wird ungefähr isotherm und in einer kleinen Tiefe fällt die "Gefriertemperatur" unter die isotherme Temperatur. $10^{6}$ $^{3}$ $10^{10}$ $^{3}$

— Rob Jeffries
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Ich bin verwirrt über Ihre Verwendung von und .

μ

$\mu$

m_{u}

$m_u$

— Imallett

@imallet Atommasseneinheit kg. - die Anzahl der Masseneinheiten pro Partikel. ionisierte Helium 3 Partikel, 4 Masseneinheiten (whoops, ich habe einen Fehler gemacht).

m_{u} = 1.67 \times 10^{- 27}

$m_u = 1.67\times 10^{-27}$

μ

$\mu$

— Rob Jeffries

Also in Laienbegriffen ... Das Zeug ist zu heiß, um es als Feststoff oder sogar als Flüssigkeit zu halten. Cool.

— Renan

@zibadawatimmy Wenn Sie mit dieser Definition gehen möchten, dann gibt es kein Gas. Es ist alles ionisiert.

— Rob Jeffries

@RBarryYoung Neutronium ist ein erfundenes SciFi-Wort. Neutronensterne haben Krusten neutronenreicher Kerne, die von entarteten Elektronen begleitet werden. Der äußere cm oder so ist ein nicht entartetes Gas von ungewisser Zusammensetzung, aber eine Sache, die es nicht ist, sind freie Neutronen.

— Rob Jeffries