¿Qué tan pesada puede ser realmente una estrella de neutrones?

Realmente muy pesado. La pesadez / peso de cualquier materia cambia según la gravedad como

[matemáticas] W = m * g [/ matemáticas]

Una cucharadita de materia de la estrella de neutrones pesaría cientos y miles de toneladas debido a la asombrosa gravedad de la estrella de neutrones.

Mientras se aproxima a la gravedad de la estrella de neutrones, es importante conocer la masa y el radio de la estrella como:

[matemáticas] g = \ frac {G * M} {r ^ 2} [/ matemáticas]

dónde
G = constante gravitacional ([matemática] 6.67 * 10 ^ {- 11} [/ matemática])
M = masa de la estrella
r = Radio de la estrella

Una estrella de neutrones generalmente tiene una masa 1.4 (límite de Chandrashekhar), 3 veces la masa del sol. Si la masa de la estrella es inferior a 1,4 veces la masa del sol, la estrella colapsaría en una enana blanca después de expandirse a gigante roja cuando se agote su combustible. Esto es lo que le pasaría a nuestro sol después de miles de millones de años.

El radio de la estrella de neutrones sería mayor que el radio de Schwarzschild, lo que evita que se convierta en un agujero negro después de la supernova. El radio de schwarzschild viene dado por la fórmula:

[matemáticas] R = \ frac {2 * G * M} {c ^ 2} [/ matemáticas]

dónde
R = radio de schwarzschild
M = masa de la estrella
G = constante gravitacional
c = velocidad de la luz en el vacío

Considerando una masa típica de estrella para formar una estrella de neutrones como 2 veces la masa del sol, y calculando el radio de Schwarzschild, obtenemos:

[matemática] R = \ frac {2 * (6.67 * 10 ^ {- 11}) * (2 * 2 * 10 ^ {30})} {9 * 10 ^ {16}} [/ matemática]
[matemáticas] R = 5928 m [/ matemáticas]

Entonces el radio es aproximadamente igual a 6 km. Entonces, el radio típico de una estrella de neutrones sería mayor de 6 km. Digamos que el radio típico es de alrededor de 12 a 14 kms.

Ahora uno podría pensar que si todo el combustible se queda sin la estrella, ¿cómo puede la estrella de neutrones no colapsar más y formar un agujero negro? La respuesta es el principio de degeneración cuántica / neutrónica. Esta presión cuántica evita que la estrella se derrumbe aún más.

Si calculamos la gravedad en una estrella de neutrones típica,

[matemáticas] g = \ frac {G * M} {r ^ 2} [/ matemáticas]
[matemática] g = \ frac {(6.67 * 10 ^ {- 11}) * (2 * 2 * 10 ^ {30})} {12000 * 12000} [/ matemática]

lo que sería sorprendente [matemáticas] g = 1.85 * 10 ^ {12} \ frac {m} {s ^ 2} [/ matemáticas]

Entonces, incluso algunos gramos de materia pesarían cientos y miles de toneladas en una estrella de neutrones.

Si un ser humano pisa una estrella de neutrones, la gravedad haría al ser humano plano hasta unos pocos milímetros o centímetros de 5 a 6 pies de altura.

Esta página: http://www3.mpifr-bonn.mpg.de/st … enumera todas esas masas de estrellas de neutrones, que se han medido con una precisión razonable. Como puede ver en la tabla, la masa medida más pesada es de aproximadamente 2 masas solares y la más ligera está cerca de 1.2 masas solares.

Teóricamente, el límite inferior de la masa de la estrella de neutrones en la masa a la que la gravedad es demasiado débil para producir una presión suficiente que evite que los neutrones se descompongan, mientras que el límite superior es la masa a la cual la presión de la materia de neutrones no es suficiente para evitar que la estrella siga gravitacional colapso. Los valores reales de esos límites dependen de la ecuación de estado de la materia estelar de neutrones, que es poco conocida (no tenemos forma de producir muestras en el laboratorio para medirla directamente). Diferentes modelos ponen el límite inferior a 0.3–0.5 masas solares, y el superior a 2–3 masas solares.

[Supongo que te refieres a “cuán masivo”, no “cuán pesado”. La pesadez se refiere al peso, que es la fuerza, y depende de la aceleración local de la gravedad. La masa, por otro lado, es una propiedad intrínseca. No confundas los dos.]

Esto no se conoce completamente, pero se cree que las estrellas de neutrones más masivas podrían tener hasta 3 veces la masa del Sol. Sin embargo, los más masivos conocidos ahora son solo un poco más del doble de la masa del Sol.

Por encima de esta masa, el neutrón ya no podrá sostenerse con la presión de degeneración de neutrones y colapsará en un agujero negro.

Tienen que tener varias veces la masa de nuestro Sol para colapsar en una supernova, pero no pueden ser demasiado grandes o colapsarán completamente en los agujeros negros. Dejaré que un experto te dé una masa promedio.