Kann man einen Neutronenstern zerbrechen?


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Diese Frage zur Physik sowie diese Frage zur Astronomie haben mich inspiriert . Neutronensterne sind als neutronendegenerierte Materie eng miteinander verbunden. Sie sind sehr massiv und haben ein starkes Gravitationsfeld. Ist es möglich, einen in große Stücke zu zerlegen? Wie würdest du das machen?


Die Antworten sind gut und beantworten meine Frage; Ich werde nur eine Sache (basierend auf den Kommentaren) für die Nachwelt klarstellen.

Ich würde "gebrochen" definieren, wenn eine signifikante Menge an Masse aus dem Neutronenstern entfernt wird, wie beim Massenabwurf, wie Mitch Goshorn schrieb . Das resultierende Objekt sollte jedoch eine signifikante Menge an Neutronenmaterial enthalten - das heißt, es sollte seine vorherige Zusammensetzung weitgehend beibehalten.


Vielleicht bis zum Erreichen des TOV-Grenzwerts anreichern?
Py-ser

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Kommt darauf an, was du mit auseinander brechen meinst. Du könntest es tun, wie Py sagt, und dich akkretisieren, bis es zu einem schwarzen Loch zusammenbricht. Dadurch wird zumindest Strahlung freigesetzt. Auch binäre Neutronensterne könnten fusionieren, und es wird erwartet, dass dies eine Menge Schwermetalle und Strahlung ausstößt. Die Oberfläche ist auch eine regelmäßige Materie, so dass Sie mit viel Energie möglicherweise nur Teile der Oberfläche abbrechen können. Wahrscheinlich nicht sehr groß.
Zibadawa Timmy

Ich bin gespannt, welches Ergebnis auch in Frage kommt. Sollte das Ergebnis zwei oder mehr unterschiedliche Stücke neutronendegenerierter Materie sein? Materie bei mehr Standardkomprimierungsstufen oder vielleicht mehr Komprimierung? Oder ist das Ziel, es so aufzubrechen, dass es einen anderen Zweck erfüllt (praktische Verwendung als exotische Materie)?
Mitch Goshorn

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Wenn Sie zwei schwarze Löcher, die schwer genug sind, nahe genug vorbeiziehen lassen, sollten die Gezeitenkräfte in der Lage sein, alles auseinander zu reißen, was sich zufällig gerade zwischen ihnen befindet. Obwohl ich die Schwierigkeiten, schwarze Löcher zu bewegen, ignoriere, bin ich mir nicht sicher, wie viele Größenordnungen ich in den Bereich der Unmöglichkeit befand.
John Dvorak

Wenn Sie ein ausreichend großes Stück Antimaterie haben, das sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegt, könnten Sie einen ausreichend großen Knall bekommen, um die NS aufzubrechen. Aber genug Antimaterie zu bekommen und es schnell genug in Gang zu bringen, könnte einiges kosten.
Zeta-Band

Antworten:


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Es erscheint theoretisch möglich (bis zu einem gewissen Grad), durch extreme Anwendungen des Recyclings einen Massenabwurf bei Pulsaren auszulösen.

Pulsare sind sich schnell drehende Neutronensterne, von denen die schnellsten Millisekundenpulsare sind. Derzeit wird davon ausgegangen, dass sie durch Akkretion, ein als Recycling bezeichnetes Verfahren, ihre Drehzahl erhöhen . Eine Studie, Recycling von Pulsaren zu Millisekunden-Perioden in der Allgemeinen Relativitätstheorie (Cook et al.), Untersucht die Grenzen dieses Prozesses.

Das folgende Diagramm zeigt die Ergebnisse:

Auftragung der Gravitationsmasse zur zentralen Energiedichte

An dem Punkt, an dem die gepunkteten Linien auf die beiden Diagramme treffen, können Sie bei diesen Energieniveaus eine Verringerung der Masse feststellen. Dies ist auf die Winkelgeschwindigkeit des Körpers zurückzuführen, die zu Instabilität führt, was zu einem Massenabwurf führt - im Wesentlichen zu einer Masse am Äquator unseres Neutronensterns, die aufgrund der Winkelgeschwindigkeit des Körpers vom Stern abgeworfen wird.

Dies ist leider nicht ganz einfach.

Die Zeitskala, um die erforderliche Ruhemasse von ~ 0,1 M an der Eddington-Grenze von ~ 10 -8 M Jahr -1 zu erreichen , beträgt ~ 10 7 Jahre. Diese Zeitskala ist weitgehend unempfindlich gegenüber der angenommenen nuklearen Zustandsgleichung. Wenn andere astrophysikalische Überlegungen eine erheblich kürzere Zeitskala erfordern, muss das hier beschriebene einfache Recycling-Szenario über die in diesem Artikel untersuchten Variationen hinaus modifiziert werden.

(Beachten Sie jedoch, dass die Forschung hier tatsächlich versucht, solche Instabilitäten zu vermeiden, und sie erreichen dies, indem sie noch mehr Masse hinzufügen, so dass der Körper eine noch größere Rotationsgeschwindigkeit unterstützen kann, ohne auf Instabilität zu stoßen. Außerdem versuchen sie, Millisekundenpulsare zu erzeugen. aber wir wissen nicht , dies zu tun müssen , da sie von Natur aus vorhanden ist , so dass wir uns viel Zeit durch (sehr sorgfältig) retten könnte Annäherung eines vorhandenen Millisekunden - Pulsar )

Ich denke nicht, dass dies genau auseinander brechen würde (obwohl Wikipedia genau dieses Wort benutzt, um es zu beschreiben), aber es ermöglicht die Rückkehr der Masse, die sich an einem Punkt in einem Neutronenstern befand. Natürlich ist es sehr wahrscheinlich, dass unsere theoretischen Neutronenstern-Bergleute diejenigen sind, die diese Masse anfangs auf den Neutronenstern aufbringen. Auf der anderen Seite erledigt dies (hoffentlich) die Aufgabe, ohne das Objekt auf einen Quarkstern oder ein Schwarzes Loch zu reduzieren.

Cook, GB; Shapiro, SL; Teukolsky, SA (1994). "Recycling von Pulsaren in Millisekundenperioden in der Allgemeinen Relativitätstheorie". Astrophysical Journal Letters 423: 117–120.


Gute Antwort, +1. Ich hoffe, es macht Ihnen nichts aus, wenn ich ein bisschen warte, anstatt dies sofort zu akzeptieren - es könnte noch andere geben. Aber es ist trotzdem großartig.
HDE 226868

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Ein Problem ist, wenn Sie eine NS in zu kleine Teile aufteilen, die Schwerkraft der einzelnen Teile schwächer wird und der Druck nachlässt, dass sie möglicherweise nicht mehr stark degeneriert. Die minimale Masse der Neutronensterne beträgt ungefähr 0,1 M , dies gilt jedoch für eine völlig kalte NS, wie in dieser Physikstapel-Austauschantwort beschrieben . Die Neutronen zerfallen dann in 886 Sekunden in Protonen und Elektronen und Sie erhalten neue Wasserstoffsterne. Vielleicht kann es am oberen Ende des NS-Massenbereichs in zwei NS aufgeteilt werden, aber man muss die Berechnung durchführen.

Ein weiteres Problem ist, dass ein NS im Inneren kein Feststoff ist, so dass das Konzept der Spaltung einfach nicht anwendbar ist. Das Zentrum ist gasartig und der äußere Kern ist flüssigkeitsartig. Man kann es also nicht sehr gut mit einem Messer schneiden, egal wie scharf es ist. so wie man einen stern nicht spalten kann. Während ein hochenergetischer relativistischer Strahl die feste Kruste durchschneiden könnte, würde der Rest der NS sofort heilen.

Ein weiteres Problem ist, dass NS das dichteste Material ist, das wir kennen. Um es zu beschädigen, müsste man ein dichteres NS (dh ein massiveres) verwenden. Wenn man jedoch versucht, es zu zerschlagen oder mit einem NS zu drücken, verschmelzen die beiden zu einem massereicheren NS, das bei Erreichen der Massenschwelle möglicherweise zu einem Schwarzen Loch zusammenbricht. Es könnten ein paar Trümmerbrocken wegkommen, aber auch diese würden sofort zu Wasserstoffgas werden.

Daraus schließe ich, dass die Antwort auf diese Frage lautet, dass dies mit nichts heute Bekanntem möglich ist.

Es gibt jedoch eine einfache Möglichkeit, eine NS vollständig rückgängig zu machen. Der Prozess der Erstellung eines NS ist ein reversibler Prozess. Das heißt, wenn Sie ein NS einfach ausreichend erwärmen, wird es nicht entartet. Schließlich zerfallen die Neutronen und es wird ein Wasserstoffstern.


Verteilen Neutronensterne nicht sehr effizient Wärme? Das Erwärmen eines Neutronensterns so weit, dass er sich zu einem normalen Stern ausdehnt, kann eine absolut verrückte Energiemenge erfordern. Es wäre neugierig zu wissen, was passieren würde, wenn ein Neutronenstern von einem Strahl aus einem nahe gelegenen Schwarzen Loch getroffen würde. Wenn es genügend Wärme gewinnen würde, um sich vielleicht auszudehnen. Weit jenseits meiner Gehaltsstufe zu versuchen, zu berechnen.
userLTK

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Aber ein Neutronenstern ist klein genug, um ihn herum einen Ofen zu bauen, der die Hitze hält. Trotzdem braucht es viel Energie, wie Sie sagen. Obwohl ich nicht weiß, welches Material wir verwenden könnten.
Eshaya

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Es braucht sehr wenig Energie, um die Temperatur eines Neutronensterns zu ändern, da seine Wärmekapazität winzig ist. Deshalb kühlen sie so schnell ab. Erhöhen der Temperatur würde nicht dazu führen, dass der Neutronenstern zerfällt.
Rob Jeffries

Wenn Sie einen Neutronenstern so weit erhitzen, dass die mittlere thermische Geschwindigkeit größer als die Fluchtgeschwindigkeit ist, warum würde er dann nicht verdampfen? Aber bei einer niedrigeren Temperatur würde sich das entartete Material in ein nicht entartetes Gas verwandeln und Sie würden wieder einen Stern haben, wiedergeboren und 100% Wasserstoff. Ich bin damit einverstanden, dass dies nicht auseinander gebrochen wird und damit die Frage nicht beantwortet.
Eshaya

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Auf der Grundlage der jüngsten Entdeckung von GW170817 und einer Vielzahl anderer Beobachtungsergebnisse scheint es, dass eine Neutronensternfusion eine Möglichkeit ist, die Masse eines Neutronensterns herauszuholen - vielleicht einige Zehntel einer Sonnenmasse.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass das aus der Kollision ausgestoßene Material zumindest anfänglich neutronenreich ist und dann durch den r-Prozess neutronenreiche Kerne erzeugt.

Es ist unmöglich, kleine Klumpen von stabiler Neutronensternmaterie zu haben. Eine hohe Dichte ist erforderlich, um das Zerfallen der Neutronen zu verhindern (siehe /physics/143166/). st ) Die (theoretische) Mindestmasse für einen stabilen Neutronenstern liegt in der Größenordnung von 0,1 bis 0,2 Sonnenmassen, obwohl bisher keine in der Natur gesehen wurden.


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Die Außenkante eines Neutronensterns enthält sehr dicht gepackte Neutronen, Protonen und Elektronen. Ich würde versuchen, den Neutronenstern mit Positronen abzuschießen, um mit den Elektronen zusammenzustoßen, die Wärme erzeugen und eine positive Ladung aufbauen. Die Kombination von Wärme und positiver Ladung und lokaler Materie-Antimaterie-Explosion (könnte es sein) ließ allmählich einige Masse, hier und da ein paar Protonen, abfallen und erreichte die Fluchtgeschwindigkeit. Es würde lange dauern, aber es könnte funktionieren.

Denken Sie jedoch daran, zurückzubleiben, wenn der Stern ausreichend leichter wird und die kritische Umkehrung der Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze erreicht, wenn er Neutronen schnell abbauen und sich schnell ausdehnen könnte und wird. Ich denke, dies ist der beste Weg, dies zu tun (obwohl mir auch der Spin gefällt, den es sehr schnell beantwortet).


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Falsch in dem Sinne, dass freie Neutronen in der Nähe der Oberfläche eines Neutronensterns nicht existieren.
Rob Jeffries

Ich habe eigentlich nicht "frei" gesagt, eine Art Eisen und anderes Zeug zusammengesetzt, super dicht. Wahrscheinlich eine sehr dünne Atmosphäre, in die die Positronen, die sich sehr schnell fortbewegen, eindringen könnten. Positron trifft ein Neutron und es wird zu einem Proton - vielleicht fliegt es frei, Positron trifft ein Elektron, bei dem man Hitze bekommt.
UserLTK

Warum wird das abgelehnt? Ich denke, der Positronenansatz ist einer der praktischeren Vorschläge für dieses vielleicht unmögliche Unterfangen. Vielleicht eine Kombination aus Positronen und dem sich drehenden Neutronenstern. Wenn es eine Ladung gibt, sollte es einfacher sein, sie zu drehen, besonders wenn die Ladung lokalisiert ist.
UserLTK
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