Form der Neutronensterne

Ich habe gehört, je mehr sich ein Objekt dreht, desto weniger ist es eine wahre Kugel. Mit dieser Logik wären die meisten Neutronensterne weit davon entfernt, kugelförmig zu sein. Welche Form haben die meisten Neutronensterne?

rotation neutron-star

— kingW3
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Bedenken Sie, dass mit dem Schrumpfen auch die Gravitation zunimmt, sodass zwei Effekte gegeneinander wirken: Je schneller die Drehung den Äquator dehnen möchte, desto mehr wirkt die Gravitation dem entgegen.

— UserLTK

Bedenken Sie, dass Neutronensterne im Allgemeinen starke Magnetfelder haben und dass das Magnetfeld in extremen Fällen Formverzerrungen hervorrufen kann. Laut Kazuo Makishima et al. Kann die Verzerrung ausreichen, um "den Magneten in eine weite Form zu bringen, wie einen Fußball, der beim Drehen wackelt".

— PM 2Ring

Siehe astronomy.stackexchange.com/questions/10376/…

— Rob Jeffries

Im Allgemeinen sind Neutronensterne also nicht so weit von einer Kugel entfernt, da die Schwerkraft die Rotation überwältigt. Der größte Teil der Verformung erfolgt also durch Relativität, dh durch Längenkontraktion.

— KingW3

Antworten:

Ich glaube nicht, dass Sie eine einzige vereinbarte Form für einen rotierenden Neutronenstern finden werden, nicht zuletzt, weil wir kein einheitliches Modell für die Zustandsgleichung des Materials in einem Neutronenstern haben (das komplexer ist als das Name schlägt vor).

Ich habe ein offen verfügbares Papier gefunden (ich bin sicher, es gibt noch mehr), das Ihnen einen groben Eindruck von der Komplexität der Modellierung der Form von Neutronensternen vermittelt. Wie Sie sehen werden, ist die Schwierigkeit eines einzelnen Modells für eine Zustandsgleichung (EOS ist die üblicherweise verwendete Kurzform) nur ein Problem.

Ich denke, "Ellipsoid" sollte als Annäherung angesehen werden, obwohl es nicht in Stein gemeißelt ist.

Denken Sie daran, dass ein Papier nicht nur ein Modell für die Form liefern muss, sondern auch eine Möglichkeit, dies zu messen, was eine Herausforderung darstellt. Ich denke, eine der Hoffnungen für die neue Ära der Gravitationswellenastronomie ist es, (irgendwann) nützlichere Messungen vornehmen zu können, die uns dabei helfen, das Innere von Neutronensternen zu untersuchen.

Das ist also eine offene Frage, denke ich.

@ Rob-Jeffries hat im Kommentar eine Frage zu typischen Zahlen für die Verformung gestellt, und ich habe im Kommentar geantwortet, aber Kommentare können vom System entfernt werden, daher füge ich diese Informationen als Bearbeitung hinzu:

$10^{−5}$ $10^{−4}$ $10^{−3}$

— StephenG
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Besser, wenn Sie eine Größenordnung angeben, um zu beurteilen, wie wichtig diese Überlegungen sind. Der am schnellsten rotierende Neutronenstern hat eine Periode von 1,4 ms.

— Rob Jeffries

10^{- 5}

$10^{-5}$

10^{- 4}

$10^{-4}$

10^{- 3}

$10^{-3}$

Ich denke, das war der Punkt, den ich von dir wollte. Ein maximal rotierender Neutronenstern hat eine Rotationsperiode von etwa 0,3 ms. Sogar die am schnellsten bekannten rotierenden Neutronensterne sind viel langsamer als diese. Sie wären also sphärisch. Die Formänderung ist sehr subtil.

— Rob Jeffries

Immer noch nicht auf den Punkt. Welche Rotationsperiode entspricht "typisch"?

— Rob Jeffries

@ rob-jeffries: Ich habe noch nie eine Verteilung für die Rotationsperioden von Neutronensternen gesehen, daher würde ich keinen "typischen" Wert angeben. Ich wäre sogar daran interessiert, eine solche Verteilung zu sehen.

— StephenG

Nach heutigem Verständnis ist der Stern ein abgeflachter Sphäroid . Ein extremes Beispiel ist unten gezeigt.

Für einen Neutronenstern beträgt der Unterschied zwischen dem polaren Durchmesser und dem äquatorialen Durchmesser ungefähr 10% und würde ungefähr so aussehen:

— dantopa
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10% klingt extrem. Für welche Rotationsperiode wäre das?

— Rob Jeffries

@Rob Jeffries: Ich werde die Referenz aufspüren und senden. Würde eine andere Meinung lieben.

— Dantopa

-1

Logischerweise sollten sie kugelförmig sein, da Dinge mit höherer Schwerkraft dazu neigen, in Kugeln zusammenzufallen. Neutronensterne sind extrem dicht und haben eine hohe Schwerkraft. Sie drehen sich jedoch unseres Wissens auch extrem schnell (z. B. Pulsare). Je schneller sie sich drehen, desto scheibenförmiger sollten sie werden (wie eine Ellipse oder die geringe Möglichkeit, dass im Extremfall mehr von einer Scheibe zu sehen ist). Also, je nach Drehzahl, Kugel für keine bis ziemlich hohe Drehzahl, Ellipse für hohe Drehzahl oder evtl. sogar Scheibe für extrem hohe Drehzahl. Hier gibt es Raum für Diskussionen, aber ich sehe das logischerweise so.

Edit: Mit Ellipse meine ich eine dreidimensionale Ellipse, wie ein Ei, aber "in die andere Richtung gequetscht". Im Grunde genommen eine Kugel, die auf ihrem Äquator ausgestreckt wurde. Je schneller es sich dreht, desto stärker sollte es deformiert (entlang des Äquators gestreckt) werden. Dantopias Antwort zeigt die Form, die ich beschreibe.

— Jonathan
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Diese Antwort fügt nichts hinzu.

— theonlygusti

Sie werden niemals einen scheibenförmigen Neutronenstern sehen. Ich bin mir ziemlich sicher, dass ein Neutronenstern sich zu diesem Zeitpunkt schneller drehen würde als die Lichtgeschwindigkeit, und er wäre lange auseinandergeschleudert worden, bevor er sich diesem Punkt näherte.

— Zephyr

@zephyr Du magst Recht haben, daher habe ich gesagt, möglicherweise scheibenförmig (nicht sicher, ob sie jemals diese Form bilden können oder können). Kugeln und eine Ellipse, die am Äquator breiter ist und höhere Rotationsgeschwindigkeiten aufweist, sollten beobachtet werden sei interessant zu wissen, ob sie sich schnell genug drehen können, um eine Scheibe zu bilden, oder ob dies die Lichtgeschwindigkeit überschreiten würde, wie du sagst.

— Jonathan,

Und in der entgegengesetzten Richtung werden Sie keinen Neutronenstern ohne Rotation sehen, da der Neutronenstern immer noch den Drehimpuls des Kerns des kollabierten Sterns hat, was immer zu einem extrem schnellen Spin führt.

— David Richerby

@Rob Jeffries Ich meinte im Grunde eine 3D-Ellipse, guter Fang! Ich habe meine Antwort entsprechend bearbeitet.

— Jonathan