Apa yang akan terjadi jika sebuah benda jatuh ke bintang neutron?

10

Kita tahu bintang-bintang neutron sebagai objek yang sangat masif dengan gaya gravitasi yang sangat kuat yang menyusun sebagian besar neutron.

Mau tak mau aku bertanya-tanya, apa yang akan terjadi jika sebuah benda jatuh ke bintang neutron, apa yang akan terjadi dengannya? Apakah akan mengubahnya menjadi neutron juga? Dan apakah akan ada emisi radiasi yang menyertainya?

star gravity neutron-star Yoda
sumber

Bintang-bintang neutron sama sekali tidak dekat 'terdiri seluruhnya dari neutron'. Ada banyak elektron di kerak, dan kemungkinan besar selubung luar dari besi terionisasi penuh. Jadi apa pun yang mengenai amplop itu mungkin akan terionisasi sepenuhnya juga, tetapi seberapa kecil fraksi itu (jika ada) kemungkinan mengalami fusi menjadi elemen yang lebih berat, saya tidak yakin, terutama karena itu akan terkoyak oleh kekuatan pasang surut terlebih dahulu.

Stan Liou

@StanLiou Terima kasih telah menunjukkan itu, saya akan mengedit pertanyaan sesuai.

Yoda

@StanLiou: Mengingat bahwa pelepasan energi per satuan massa pada saat tumbukan jauh lebih besar daripada energi pengikat nuklir per satuan massa penabrak, ionisasi dan ikatan nuklir tidak relevan. Hasilnya akan sama seperti jika objek hanya berupa seperangkat proton dan neutron.

Alexey Bobrick

5

Tidak ada perhitungan terperinci, tetapi jawaban kualitatif: Bergantung pada lintasan penabrak, hasilnya akan sedikit berbeda, tetapi jelas, bahwa energi potensial penabrak akan diubah menjadi sejumlah besar energi kinetik sebelum dampak terjadi. Energi kinetik kemudian akan ditransformasikan terutama menjadi panas selama tumbukan, mengubah sebagian besar massa penabrak menjadi sinar-x dan sinar gamma.

Sisa-sisa penabrak akan ditransformasikan menjadi plasma, dengan sebagian besar elektron bergerak secara independen dari inti sebelumnya, dan tersebar terutama ke atmosfer (lapisan tipis beberapa milimeter) dari bintang neutron. Energi akan cukup tinggi untuk memicu fusi nuklir serta fisi, bersama dengan reaksi partikel berenergi tinggi lainnya. Sebagian energi akan diubah menjadi medan magnet, yang juga bisa sangat kuat pada bintang-bintang neutron.

Tidak ada banyak pencampuran dengan bagian dalam bintang neutron yang diharapkan pada saat pertama untuk penabrak kecil karena inersia yang tinggi dan kepadatan bagian dalam bintang neutron.

Dalam beberapa kasus dampaknya dapat memicu keruntuhan bintang neutron ke dalam lubang hitam, tergantung dari massa bintang neutron, dan massa penabrak.

Lebih lanjut tentang struktur bagian dalam bintang neutron di Wikipedia . ("Materi yang jatuh ke permukaan bintang neutron akan dipercepat dengan kecepatan luar biasa oleh gravitasi bintang. Kekuatan tumbukan kemungkinan akan menghancurkan atom-atom komponen objek, membuat semua materi identik, dalam banyak hal, ke seluruh bintang) . ")

Lebih lanjut tentang batas Chandrasekhar bintang neutron .

Gerald
sumber

5

\frac{1}{2} m v^{2} = \frac{G M. m}{R},

$\frac{1}{2}m v^2 = \frac{GMm}{R},$

m

$m$

M

$M$

R

$R$

1.4 M_{⊙}

$1.4 M_{\odot}$

$1.9 \times 10^{8}$

d = 1.26 R {(\frac{ρ_{N S}}{ρ_{HAI}})}^{1 / 3},

$d = 1.26 R \left(\frac{\rho_{NS}}{\rho_O}\right)^{1/3},$

ρ_{N S}

$\rho_{NS}$

ρ_{O}

$\rho_O$

ρ_{O} ≃ 5000

$\rho_O \simeq 5000$

^{3}

$^{3}$

ρ_{N S} ≃ 7 \times 10^{17}

$\rho_{NS} \simeq 7\times10^{17}$

^{3}

$^{3}$

d = 500, 000

$d= 500,000$

Dengan demikian ia akan tiba di sekitar bintang neutron sebagai gas terionisasi yang sangat panas. Tetapi jika bahan memiliki momentum sudut sekecil apa pun, ia tidak dapat jatuh langsung ke permukaan bintang neutron tanpa terlebih dahulu melepaskan momentum sudut itu. Karena itu ia akan membentuk (atau bergabung) dengan disk akresi. Ketika momentum sudut diangkut ke luar, material dapat bergerak ke dalam sampai terhubung ke medan magnet bintang neutron dan melakukan perjalanan terakhirnya ke permukaan neutron, mungkin melewati kejutan akresi saat mendekati kutub magnet, jika objek tersebut sudah sangat kuat. Kira-kira beberapa persen dari energi massa sisanya diubah menjadi energi kinetik dan kemudian panas yang sebagian disimpan di kerak bintang neutron bersama dengan materi (inti dan elektron) dan sebagian terpancar.

Pada kepadatan tinggi di lapisan luar bahan baku (tentu saja jika mengandung banyak proton) akan dibakar dalam reaksi nuklir cepat. Jika bahan yang cukup bertambah dalam waktu singkat ini dapat menyebabkan ledakan termonuklir pelarian sampai semua elemen cahaya telah dikonsumsi. Tangkapan elektron berikutnya membuat materi semakin kaya akan neutron hingga mengendap pada komposisi kesetimbangan kerak, yang terdiri dari nuklei yang kaya akan neutron dan elektron yang mengalami degenerasi ultra-relativistik (tanpa netron bebas).

Rob Jeffries
sumber

Apa yang akan terjadi jika sebuah benda jatuh ke bintang neutron?

Jawaban: