Bagaimana Bintang Neutron Sebenarnya Muncul?

Setelah melihat banyak gambar yang dihasilkan oleh seniman bintang neutron dan planet yang mengorbit beberapa di antaranya, saya bertanya-tanya bagaimana pulsar akan muncul pada manusia, dalam cahaya tampak (dengan asumsi radiasi yang kuat, dll. Tidak membunuh kita dalam proses tersebut) .

Seperti yang saya pahami, sinar pulsar diproyeksikan dari kutub magnet bintang daripada kutub rotasi, yang tidak harus sejalan satu sama lain. Mengingat bahwa pulsar berputar sangat cepat dan sinar dapat terlihat di jarak yang luas - seperti jika itu bersinar melalui nebula pulsar - akankah itu muncul sebagai garis lurus, garis melengkung atau mungkin kerucut? Ini dengan asumsi balok dapat dilihat dalam cahaya tampak.

Mengingat kepadatan luar biasa dari bintang-bintang neutron dan ukuran fisiknya yang kecil, akankah langit malam tampak terdistorsi ke titik di mana (misalnya) tepat setelah matahari terbenam di sebuah planet hipotetis, seseorang mungkin dapat mengamati planet-planet lain di dekat atau di belakang bintang yang sebaliknya diblokir olehnya?

Mengingat luas permukaannya yang kecil, apakah bintang neutron akan tetap tampak bercahaya seperti Matahari, pada jarak yang sama? Seberapa dekat Anda harus sampai ke bintang neutron karena besarnya jelas untuk mencocokkan Matahari dari Bumi?

Pertanyaan Anda terlalu umum, Anda perlu mendapatkan contoh-contoh spesifik.

Pertama, sangat sedikit bintang neutron yang merupakan pulsar. Pulsar yang baik fase singkat selama pulsar spin-down pada awal kehidupan sebuah bintang neutron, atau mereka adalah produk dari spin up dari bintang neutron dalam sistem biner. Sebagian besar bintang neutron tidak termasuk dalam kategori ini.

Bintang neutron standar akan terlihat seperti bintang lain pada suhu yang sama. Kebanyakan dari mereka akan menjadi sangat panas - 100.000 K atau lebih, meskipun sejarah pendinginan bintang-bintang neutron masih tidak pasti dan tergantung pada beberapa fisika eksotis. Objek seperti itu adalah "putih panas" - ia memancarkan radiasi benda hitam pada semua frekuensi yang terlihat oleh mata (dan juga lebih banyak lagi pada panjang gelombang UV).

Seberapa dekat Anda harus mendapatkan untuk itu luminositas jelas / besarnya agar sesuai dengan Matahari? Nah itu tergantung pada ukuran dan suhu bintang neutron. Sebagian besar diperkirakan memiliki diameter 20 km. Cara Anda akan melakukan perhitungan adalah menyamakan fluks radiasi hitam per satuan luas pada jarak tertentu ke konstanta radiasi matahari sekitar 1300 W per meter persegi. Namun, ada dua kerutan untuk bintang neutron: Pertama, radiasi secara gravitasi berubah merah, sehingga suhu yang kami ukur lebih rendah daripada suhu di permukaan. Kedua, Relativitas Umum memberi tahu kita bahwa kita dapat melihat lebih dari sekadar belahan bintang neutron - yaitu kita dapat melihat di belakang - dan ini meningkatkan fluks yang kita amati. Ini kira-kira faktor dua efek, jadi hanya untuk mendapatkan urutan estimasi besarnya, K.$T=10^{5}$

Menggunakan hukum Stefan untuk benda hitam, lalu pada jarak , kita memiliki 4 π r $d$ dimanaσadalah Stefan-Boltzmann konstan.

Untuk km, maka d = 7 × 10 8 m, yang kebetulan tentang jari-jari matahari. Tentu saja jarak ini tergantung pada kuadrat suhu, jadi NS yang lebih muda dengan T = 10 6 K, maka d ∼ 1 au.$r=10$$d=7 \times 10^{8}$$T=10^6$$d \sim 1$

Ini adalah jarak di mana total fluks pada semua panjang gelombang akan serupa dengan yang dari Matahari. Untuk melakukan perhitungan hanya untuk rentang yang terlihat, kita perlu memperhitungkan koreksi bolometrik, yang mengubah besaran visual menjadi besaran bolometrik. Koreksi bolometrik untuk Matahari adalah , sedangkan koreksi bolometrik untuk bintang yang sangat panas bisa -5 mag. Ini berarti bahwa fluks hanya 1% dari bintang neutron panas muncul di pita yang terlihat dibandingkan dengan sinar matahari. Ini berarti bahwa jarak yang dihitung di atas, jika kita memerlukan kecerahan visual bintang neutron mirip dengan Matahari, harus dikurangi dengan faktor 10.$\sim 0$

Untuk beralih ke pulsar. Perhatikan bahwa radiasi pulsa memang memiliki komponen optik dan radiasi optik berdenyut telah terlihat dari sejumlah pulsar. Emisi synchrotron optik hanya akan tampak sebagai pencerahan pulsar yang periodik dan intens, ketika sinar menyapu garis pandang. Jika Anda tidak berada di garis pandang, maka Anda tidak akan melihat emisi optik berdenyut. Jika Anda dapat mengamati sinar yang melewati nebulositas atau media lain di sekitar pulsar maka ya mungkin ada beberapa efek yang dapat Anda lihat dalam hal ionisasi atau cahaya yang tersebar yang berasal dari sepanjang jalur berkas.

$\sim 2 \times 10\ km/1\ au \sim 10^{-7}$

Pernyataan bahwa Pulsar akan terlihat seperti tubuh hitam dengan suhu tinggi tidak didukung oleh bukti. Pengukuran optik dari kepiting Pulsar menunjukkan spektrum datar melihat ini . Ini adalah hasil dari emisi optik yang berasal dari radiasi synchrotron daripada permukaan panas.

Hasil Gaia DR2 baru-baru ini termasuk Pulsar Kepiting karena DR23403818172572314624 ini memiliki warna BP-RP 1,0494 yang setara dengan suhu sekitar 5.100 K dari diagram HR DR2. Ini sangat mirip dengan suhu yang ditunjukkan dalam data DR2. Ini perlu digunakan dengan hati-hati karena kalibrasi untuk bintang dengan atmosfer 'Badan Hitam' daripada 'atmosfer' yang terpancar karena Radiasi synchrotron. Lihat ini untuk data DR2 lengkap.

Kami tidak tahu seberapa besar 'atmosfer' yang memancar itu, tetapi sebuah gagasan kasar dapat dihitung dari data DR2 dalam tautan di atas. Namun ketidakpastian paralaks (jarak) cukup besar sehingga akan membutuhkan pengukuran jarak yang lebih baik.

Saya bisa memberikan jawaban, tetapi saya menerima koreksi.

Saya bertanya-tanya bagaimana pulsar akan muncul ke manusia, dalam cahaya tampak

Itu tidak akan terlihat seperti banyak dalam spektrum cahaya yang terlihat kecuali ada nebula yang signifikan, maka kita mungkin melihat efek pulsar pada nebula, tetapi bukan pulsar itu sendiri. Sinar-X dan gelombang radio tidak terlihat, dan jika pulsar tidak diarahkan pada kita, kita tidak akan melihatnya melewati ruang kosong.

Bintang Neutron umumnya terlalu panas untuk kita lihat. Jika seseorang mendingin secara signifikan, mungkin sekitar 10 atau 20 ribu derajat di permukaan, maka ia mungkin bersinar biru dan terlihat seperti bintang paling terang di langit, masih hanya satu titik di langit, tetapi titik paling terang di langit pada 1 AU.

Tetapi kebanyakan dari mereka terlalu panas untuk bersinar dalam cahaya tampak.

Apa yang Anda lihat dari 1 AU dari Neutron Star dapat menjadi disk akresi. Materi yang jatuh ke dalam Bintang Neutron menjadi sangat panas dan energi jika dampaknya jauh lebih besar daripada energi fisi, sehingga materi mendekati bintang Neutron dan spiral masuk, Anda mungkin berbicara sinar-x dan sinar gamma, tetapi Anda mungkin melihat cakram akresi yang tampak bersinar pada jarak tertentu, mungkin dalam orbit yang semakin membusuk. Akibatnya, apa yang bisa Anda lihat akan tergantung pada apa yang ada di sekitar bintang Neutron daripada tergantung pada bintang itu sendiri.

Seperti yang saya pahami, sinar pulsar diproyeksikan dari kutub magnet bintang daripada kutub rotasi, yang tidak harus sejalan satu sama lain. Mengingat bahwa pulsar berputar sangat cepat dan sinar dapat terlihat pada jarak yang luas - seperti jika itu bersinar melalui nebula pulsar - apakah itu akan muncul sebagai garis lurus, garis melengkung atau mungkin kerucut

Masalahnya di sini adalah, Anda tidak bisa melihat sorotan. Anda melihat cahaya saat diarahkan ke Anda, Anda tidak bisa melihat sinar di ruang angkasa (bahkan jika itu cahaya tampak).

Anda dapat melihat sinar yang tidak menunjuk ke arah Anda di atmosfer karena pantulan molekul debu dan air di udara.

(lihat gambar kecil)

Di ruang angkasa, materi jauh lebih tersebar. Memang benar bahwa pulsar dapat menerangi bagian nebula, meskipun nebula juga bisa menyala sendiri (saya tidak 100% yakin akan hal itu), tetapi Nebula sangat besar dan sangat menyebar. Untuk melihatnya dari mata telanjang, saya pikir Anda tidak akan melihat selain cahaya yang besar.

Jika Anda bisa melihat balok pulsar, dibutuhkan cahaya 8 menit agar cahaya dapat berjalan 1 AU, dan pulsar dapat berputar ratusan kali, mungkin ribuan kali dalam 8 menit, jadi jika Anda benar-benar bisa melihat balok itu, itu akan menjadi sangat melengkung, seperti spiral. Cahaya itu sendiri akan bergerak dalam garis lurus tetapi karena sumber cahaya dengan cepat berputar akan muncul seperti ini (gambar di bawah), jika ada bahan yang cukup untuk memantulkan cahaya (yang mungkin tidak akan ada, tidak dalam 1 AU).

Pada kenyataannya, itu tidak akan terlihat seperti itu, tetapi jika Anda bisa melihat sinarnya, seperti itulah bentuknya. Seperti apa bentuk spiral dari satu titik adalah pulsar, off, on, off, on, off, on, dll.

Juga, cahaya tidak pernah bergerak dalam spiral, ia bergerak dalam garis langsung jauh dari Pulsar, tetapi seperti spiral air di sini , yang jatuh dalam garis lurus, tetapi sepertinya jatuh dalam spiral (jika itu masuk akal ).

Mengingat kepadatan luar biasa dari bintang-bintang neutron dan ukuran fisiknya yang kecil, akankah langit malam tampak terdistorsi ke titik di mana (misalnya) tepat setelah matahari terbenam di sebuah planet hipotetis, seseorang mungkin dapat mengamati planet-planet lain di dekat atau di belakang bintang yang sebaliknya diblokir olehnya?

Sebagai permulaan, tanpa matahari di sana, planet-planet mungkin tidak akan terlihat. Jika Neutron Star bersinar terang karena cakram akresi panas, Anda tidak dapat melihat apa pun di belakangnya karena kecerahannya akan membuat cahaya yang membungkuk di sekitarnya menjadi pucat jika dibandingkan.

Sekarang jika bintang Neutron gelap, di mata kita, maka kita bisa melihat gravitasi yang menyelimutinya, tetapi bintang, bukan planet yang menyebabkan planet akan gelap. (Bulan akan menjadi sangat gelap juga, lebih terlihat oleh apa yang diblokir daripada apa yang bersinar). Lensanya akan cukup kecil. Lensa yang terlihat hanya akan beberapa kali diameter bintang Neutron, mungkin 100 mil, yang, 93 juta mil jauhnya sangat kecil. Anda mungkin melihat beberapa lengkungan aneh bintang di sini atau di sana ketika berbaris dengan benar, tetapi untuk melihat lensa yang terlihat menarik Anda memerlukan teleskop yang cukup kuat.

Mengingat luas permukaannya yang kecil, apakah bintang neutron akan tetap tampak bercahaya seperti Matahari, pada jarak yang sama? Seberapa dekat Anda harus sampai ke bintang neutron karena besarnya jelas untuk mencocokkan Matahari dari Bumi?

Agak tersentuh di atas ini. Neutron Star dapat mengeluarkan banyak energi di dalam pulsar beam-nya, tetapi sebagian besar sinar-x, bukan cahaya tampak. Seberapa cerahnya itu akan tergantung pada seberapa banyak material yang jatuh ke dalamnya pada saat itu, jadi tidak ada jawaban yang tepat untuk seberapa dekat Bumi harus memiliki kecerahan yang sama. Ini jenis kecerahan yang berbeda juga, sebagian besar tidak terlihat cahaya. Tetapi tidak ada cara untuk menjawab pertanyaan itu karena itu tergantung pada banyak hal.

Ketika sebuah bintang Neutron baru saja terbentuk (yang biasanya terjadi setelah supernova sehingga ada energi yang sangat besar dilepaskan), tetapi ketika bintang tersebut terbentuk, diameternya mungkin 12-15 mil tetapi suhu permukaannya bisa (menebak) mungkin satu miliar derajat, meskipun mendingin sangat cepat. Bintang Neutron yang sangat muda mungkin memancarkan lebih banyak energi ke matahari kita, meskipun sebagian besar akan berada di Neutrino yang sebagian besar akan melewati Bumi. Tetapi tingkat output energi itu tidak akan bertahan lama. Itu akan mendingin hingga sekitar satu juta derajat dalam beberapa tahun. Sumber .

Jika kita mengasumsikan bahwa permukaan pulsar seperti bintang neutron lainnya, kecuali jika berkasnya mengarah ke Anda, ia akan terlihat seperti bintang neutron lainnya. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) adalah salah satu dari sedikit bintang neutron yang dapat kita lihat pada panjang gelombang optik. Ia memiliki magnitudo visual 25,6 pada ≈61 parsecs (magnitudo visual Matahari yang tampak pada jarak itu adalah sekitar 8,75). Membalik engkol saya mendapatkan MV magnitudo visual absolut 21,67 dan luminositas visual ≈.00000018. Mengambil akar kuadrat, saya harus sekitar .00043 AU jauhnya, atau sekitar sepersepuluh diameter Matahari untuk menjadi seterang Matahari dari Bumi, secara visual. Dengan diameter hanya sekitar 14 km, ukurannya akan sangat kecil, sekitar 4,7% diameter jelas Matahari - tidak lebih dari satu titik. Tetapi seperti disebutkan di atas, luminositas bintang neutron yang sebenarnya, jauh, jauh lebih tinggi. Seseorang yang melihatnya (tanpa perlindungan) dari jarak itu akan dibutakan dan digoreng dalam waktu singkat. Seseorang mungkin juga cukup jauh di gravitasi dengan baik pada jarak itu sehingga efek relativistik yang meredupkan bintang akan lebih sedikit dan bintang itu akan tampak lebih terang. Dan orang mungkin mencatat beberapa efek pasang surut juga. Situasi ini menuntut "General Products Hull" yang digunakan Larry Niven untuk kisahnya, "Neutron Star!"