Kann man einen Neutronenstern zerbrechen?

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.

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:

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.

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.$_\odot$

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.

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.

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).