Apakah mungkin untuk memecah bintang neutron?

16

Saya terinspirasi oleh pertanyaan ini pada Fisika, serta pertanyaan ini di Astronomi. Bintang-bintang neutron terikat erat sebagai materi degenerasi neutron. Mereka sangat besar dan memiliki medan gravitasi yang kuat. Apakah mungkin untuk memecah satu menjadi potongan yang cukup besar? Bagaimana Anda melakukan ini?


Jawaban yang diberikan bagus dan jawab pertanyaan saya; Saya hanya akan mengklarifikasi satu hal (berdasarkan komentar) untuk anak cucu.

Saya akan mendefinisikan "patah" ketika jumlah massa yang signifikan dihapus dari bintang neutron, seperti dalam penumpahan massa, seperti yang ditulis oleh Mitch Goshorn . Objek yang dihasilkan, bagaimanapun, harus mengandung sejumlah besar materi neutron - artinya, ia sebagian besar harus mempertahankan komposisi sebelumnya.

HDE 226868
sumber
Mungkin menambah masalah sampai batas TOV tercapai?
Py-ser
2
Tergantung pada apa yang Anda maksud dengan memisahkan. Anda bisa melakukan seperti yang Py katakan dan terapkan sampai roboh menjadi lubang hitam. Ini setidaknya akan melepaskan radiasi. Juga bintang-bintang neutron biner bisa mengalami merger, dan ini diperkirakan akan mengeluarkan banyak logam berat dan radiasi. Permukaan juga merupakan masalah biasa, jadi dengan banyak energi Anda bisa saja mematahkan potongan permukaannya. Mungkin yang tidak cukup besar.
zibadawa timmy
Saya ingin tahu hasil apa yang akan memenuhi syarat juga. Haruskah hasilnya adalah dua atau lebih potongan berbeda dari materi degenerasi neutron? Soal pada tingkat kompresi yang lebih standar, atau mungkin kompresi yang lebih besar? Atau apakah tujuan untuk memecahnya sedemikian rupa sehingga dapat memenuhi beberapa tujuan lain (penggunaan praktis sebagai materi eksotis)?
Mitch Goshorn
2
Jika Anda membiarkan dua lubang hitam yang cukup berat lewat cukup dekat, kekuatan pasang surut harus mampu merobek apa pun yang kebetulan berada di antara keduanya. Meskipun mengabaikan kesulitan memindahkan lubang hitam, saya tidak yakin berapa banyak pesanan besarnya ke dunia ketidakmungkinan saya.
John Dvorak
Jika Anda memiliki potongan anti-materi yang cukup besar bergerak dengan kecepatan relativistik, Anda mungkin mendapatkan ledakan yang cukup besar untuk memecah NS. Tetapi mendapatkan anti-materi yang cukup dan melakukannya dengan cukup cepat dapat benar-benar membutuhkan beberapa tindakan.
zeta-band

Jawaban:

14

Secara teoritis hal itu akan tampak mungkin (sampai tingkat tertentu) melalui aplikasi daur ulang yang ekstrem untuk memicu pelepasan massa dalam pulsar.

Pulsar adalah bintang neutron yang berputar cepat, kelas tercepat di antaranya adalah pulsar milidetik. Keyakinan saat ini adalah bahwa mereka membangun kecepatan rotasi melalui pertambahan, suatu proses yang dikenal sebagai daur ulang . Satu studi, Daur Ulang Pulsar ke Periode Milidetik dalam Relativitas Umum (Cook, et al), mengeksplorasi keterbatasan proses ini.

Bagan berikut menunjukkan hasil mereka:

Plot massa gravitasi ke densitas energi pusat

Pada titik di mana garis putus-putus bertemu dua plot, Anda dapat melihat pengurangan massa pada level energi tersebut. Ini disebabkan oleh kecepatan sudut tubuh yang menciptakan ketidakstabilan yang menghasilkan pelepasan massa - pada dasarnya massa di ekuator bintang neutron kita terlempar dari bintang karena kecepatan sudut tubuh.

Sayangnya, ini bukan proses yang mudah.

Skala waktu untuk mendapatkan massa istirahat yang diperlukan, ~ 0,1 M at , pada batas Eddington, ~ 10 -8 M tahun -1 , adalah ~ 10 7 tahun. Skala waktu ini sebagian besar tidak sensitif terhadap persamaan nuklir yang diadopsi negara. Jika pertimbangan astrofisika lainnya memerlukan skala waktu yang jauh lebih pendek, maka skenario daur ulang sederhana yang dijelaskan di sini harus dimodifikasi di luar variasi yang dieksplorasi dalam makalah ini.

(Namun perlu dicatat bahwa penelitian di sini sebenarnya berusaha untuk menghindari ketidakstabilan tersebut, dan mereka melakukannya dengan menambahkan lebih banyak massa, sehingga tubuh dapat mendukung kecepatan rotasi yang lebih besar tanpa mengalami ketidakstabilan. Selain itu, mereka sedang mencoba membuat pulsar milidetik, tetapi kita tidak perlu melakukan ini karena mereka ada secara alami, sehingga kita dapat menghemat banyak waktu dengan (sangat hati-hati) mendekati pulsar milidetik yang ada )

Saya tidak berpikir ini akan benar-benar pecah (meskipun Wikipedia menggunakan kata-kata yang tepat untuk menggambarkannya), tetapi ini memungkinkan kembalinya massa yang pada satu titik di bintang neutron. Tentu saja, kemungkinan penambang bintang neutron teoretis kami sangat mungkin adalah orang-orang yang memulai massa pada bintang neutron. Di sisi lain, ini (mudah-mudahan) menyelesaikan tugas tanpa mengurangi objek menjadi bintang quark atau lubang hitam.

Masak, GB; Shapiro, SL; Teukolsky, SA (1994). "Daur Ulang Pulsar ke Periode Milidetik dalam Relativitas Umum". Astrophysical Journal Letters 423: 117–120.

Mitch Goshorn
sumber
Jawaban yang bagus, +1. Saya harap Anda tidak keberatan jika saya menunggu sedikit alih-alih menerima ini segera - masih ada yang lain. Tapi itu bagus, toh.
HDE 226868
8

Masalah lain adalah bahwa NS tidak solid di interior, sehingga konsep membelah sama sekali tidak berlaku. Pusatnya seperti gas dan inti luarnya seperti cairan. Jadi, Anda tidak bisa memotongnya dengan pisau tidak peduli seberapa tajamnya; sama seperti Anda tidak dapat memotong bintang. Jadi, sementara sinar relativistik energi tinggi dapat menembus kerak padat, sisa NS akan sembuh secara instan.

Masalah lain adalah bahwa NS adalah bahan terpadat yang kita ketahui, oleh karena itu untuk melakukan kerusakan padanya kita akan membutuhkan NS yang lebih padat (yaitu yang lebih masif). Tetapi, jika seseorang mencoba untuk menghancurkannya atau menekannya dengan NS, keduanya akan bergabung menjadi NS yang lebih masif yang kemudian akan runtuh ke dalam lubang hitam jika ambang massa tercapai. Mungkin ada beberapa potongan puing yang lolos, tetapi sekali lagi ini akan langsung menjadi gas hidrogen.

Jadi, saya menyimpulkan bahwa jawaban untuk pertanyaan ini adalah tidak dapat dilakukan dengan apa pun yang diketahui hari ini.

Ada cara sederhana untuk benar-benar membatalkan NS. Proses menciptakan NS adalah proses yang dapat dibalik. Artinya, jika Anda cukup memanaskan NS, itu menjadi tidak merosot. Akhirnya neutron membusuk dan menjadi bintang hidrogen.

eshaya
sumber
Bukankah bintang-bintang Neutron melepaskan panas dengan sangat efisien? Pemanasan Neutron Star cukup untuk membuatnya berkembang menjadi bintang normal mungkin memerlukan energi yang benar-benar gila. Akan sangat aneh mengetahui apa yang akan terjadi jika Neutron Star ditabrak oleh jet dari dekat lubang hitam. Jika itu akan mendapatkan panas yang cukup untuk mungkin mengembang. Jauh melampaui nilai gaji saya untuk mencoba menghitung.
userLTK
1
Tapi, bintang neutron cukup kecil sehingga kita bisa membuat oven di sekitarnya untuk menahan panas. Tetap saja memang membutuhkan banyak energi seperti yang Anda katakan. Meskipun, saya tidak tahu bahan apa yang bisa kami gunakan.
eshaya
1
Dibutuhkan sedikit energi untuk mengubah suhu bintang neutron, karena kapasitas panasnya kecil. Itu sebabnya mereka mendingin begitu cepat. Peningkatan suhu tidak akan menyebabkan bintang neutron putus.
Rob Jeffries
Jika Anda memanaskan bintang neutron ke titik bahwa kecepatan termal rata-rata lebih besar daripada kecepatan lepas, mengapa itu tidak menguap? Tetapi, pada suhu yang lebih rendah, materi yang terdegenerasi akan berubah fase menjadi gas yang tidak berdegenerasi dan Anda akan memiliki bintang lagi, terlahir kembali dan hidrogen 100%. Saya setuju bahwa ini tidak terpecah sehingga tidak menjawab pertanyaan.
eshaya
2

Berdasarkan deteksi GW170817 baru-baru ini dan sejumlah bukti pengamatan lainnya, tampaknya merger bintang neutron adalah salah satu cara untuk mengeluarkan massa dari bintang neutron - mungkin beberapa persepuluh dari massa matahari.

Ada juga bukti bahwa bahan yang dikeluarkan dari tumbukan itu kaya akan neutron, paling tidak pada awalnya, dan kemudian menghasilkan nuklei yang kaya akan neutron melalui proses-r.

Tidak mungkin memiliki benjolan kecil materi bintang neutron yang stabil. Kepadatan tinggi diperlukan untuk mencegah peluruhan neutron (lihat /physics/143166/what-is-the-theoretical-lower-mass-limit-for-a-gravitationally-stable-neutron- st ) Massa minimum (teoritis) untuk bintang neutron stabil adalah orde 0,1-0,2 massa matahari, meskipun tidak ada yang terlihat di alam.

Rob Jeffries
sumber
0

Tepi luar bintang neutron mengandung neutron, proton, dan elektron yang sangat padat. Saya akan mencoba menembak bintang Neutron dengan positron untuk bertabrakan dengan elektron yang menghasilkan panas dan meningkatkan muatan positif. Kombinasi panas dan muatan positif dan ledakan materi-anti-materi lokal (mungkin saja) secara bertahap melepaskan beberapa massa, beberapa proton di sana-sini, mencapai kecepatan lepas. Itu akan memakan waktu lama, tapi mungkin saja berhasil.

Tetapi ingatlah untuk mundur ketika bintang itu menjadi lebih ringan dan mencapai kebalikan kritis dari batas Tolman – Oppenheimer – Volkoff ketika itu bisa dan mungkin akan dengan cepat de-Neutron dan berkembang dengan cepat. Saya pikir ini mungkin cara terbaik untuk melakukannya (meskipun saya juga suka putaran itu menjawab dengan sangat cepat).

userLTK
sumber
1
Salah dalam arti bahwa neutron bebas tidak ada di dekat permukaan bintang neutron.
Rob Jeffries
Saya tidak benar-benar mengatakan "bebas", semacam besi dan barang komposit lainnya, sangat padat. Mungkin atmosfer yang sangat tipis yang mungkin positron, yang bergerak sangat cepat, dapat menembus. Positron mengenai Neutron dan itu menjadi proton - mungkin itu terbang bebas, positron mengenai elektron yang Anda dapatkan panas.
userLTK
Mengapa ini ditolak? Saya pikir pendekatan positron adalah salah satu saran yang lebih praktis untuk melakukan hal yang mustahil ini. Mungkin kombinasi positron dan dapatkan bintang Neutron berputar. Jika diberi muatan, memutarnya harus lebih mudah, terutama jika muatan dilokalkan.
userLTK