Si una estrella de neutrones tiene un solo protón por algún motivo, ¿podría considerarse un isótopo de hidrógeno?

En una estrella de neutrones, los nucleones (neutrones y protones) están en un estado de equilibrio. Los protones deben absorber un electrón para convertirse en un neutrón, y esto sucede cuando la presión sobre la materia se vuelve lo suficientemente alta como para superar la presión de degeneración electrónica de los átomos. En la superficie de la estrella de neutrones, el equilibrio solo favorecerá ligeramente a los neutrones sobre los protones. A medida que viaja más profundamente en la estrella de neutrones, y la presión aumenta el equilibrio a favor de los neutrones sobre los protones, y habrá más neutrones. A medida que la presión continúa comprimiendo los nucleones, comenzarán a cambiar a una forma cuadrada para empaquetarse en una disposición más estrecha entre sí. Cuando tienen forma redonda, todavía tienen una gran cantidad de espacio entre ellos. Luego, como David sugirió en el núcleo de una estrella de neutrones, la presión de degeneración del nucleón comienza a colapsar en materia de quarks o plasma de quarks.

Sin embargo, para llamar a un protón un isótopo de hidrógeno, debe estar separado de otros nucleones, y no sé lo suficiente sobre las estrellas de neutrones para decir si eso es posible o no.

Una estrella de neutrones probablemente tenga protones, pero no permita que el nombre de una estrella de neutrones se interponga en el camino. Una estrella de neutrones es mucho más que una porción muy sólida de neutrones: es un resultado extremo de eventos de muy alta energía. Se cree que las estrellas de neutrones tienen una capa externa densa, seguida de un superfluido que gira alrededor del núcleo. Las estrellas de neutrones giran cientos de veces por segundo, dándoles enormes campos magnéticos. Algunos emiten púlsares, un chorro de radiación de forma similar a un faro. Las estrellas de neutrones son mucho, mucho más que una gran cantidad de quarks.

Los protones y los neutrones no se “unen” ni hacen nada que pueda cambiar el comportamiento de una estrella de neutrones. Los protones y los neutrones están a solo un quark de ser el otro (arriba arriba abajo vs arriba abajo abajo). Los Quarks pueden voltearse y puede producirse la desintegración nuclear, por lo que es posible que existan protones en las estrellas de neutrones. ¿Pueden considerarse átomos o incluso núcleos atómicos? La única razón por la que podría tener esta definición es por el hecho de que cada átomo tiene un número diferente de protones.

Una estrella de neutrones casi podría considerarse un núcleo atómico, pero en realidad no es un núcleo atómico, es una estrella de neutrones. Las propiedades son muy diferentes, pero están hechas del mismo material. Nuestro universo simplemente hace las cosas de manera diferente según el tamaño. Puede ser genial pensar en una estrella de neutrones como un gran núcleo, pero eso solo ayuda con una descripción inicial. Afortunadamente, las estrellas de neutrones son mucho más interesantes que un isótopo de hidrógeno, o el hidrógeno nos ha estado resistiendo.

Parece que piensas que una estrella de neutrones no está hecha más que de neutrones, lo cual es simplemente falso.

La descripción popular de las estrellas de neutrones dice que su gravedad fuerza a los electrones a formar protones, formando así el neutronio, pero eso no es del todo correcto. Lo que forma el neutronio es la presión.

Imagine un átomo de hidrógeno en la superficie de una estrella de neutrones, y realmente me refiero a la superficie: vacío por encima de ella. Una fuerza enorme tira tanto del protón como del electrón hacia abajo, pero ninguna fuerza particular los empuja uno hacia el otro. Dejado solo, el átomo seguirá siendo un átomo.

Sin embargo, la situación es diferente para el átomo de hidrógeno debajo de él. Ese sufre un peso considerable del primer átomo, es decir, presión .

Esa presión se duplica para el siguiente átomo hacia abajo, se triplica para el siguiente, etc. El resultado final es que cada estrella de neutrones tiene una corteza de materia ordinaria (principalmente hierro) de varios centímetros de espesor. En el fondo de esa corteza, la presión es lo suficientemente grande como para aplastar las conchas electorales y formar materia degenerada (también conocida como “estrella enana”). La capa de materia estelar enana tiene varios metros de profundidad, y solo allí la presión es suficiente para formar neutronio.

Del mismo modo, todas las estrellas enanas blancas tienen una corteza de materia normal de algunas decenas de metros de profundidad.

Esta es la pregunta más fantástica que me han hecho en mucho tiempo.

¿La respuesta? Categóricamente … no.

Los núcleos se mantienen unidos por la fuerza nuclear fuerte. Esta fuerza es de muy corto alcance: más de aproximadamente 240 nucleones y el núcleo es demasiado grande para mantenerse unido y se desmorona.

La estrella de neutrones en cuestión es billones de billones de billones de billones de nucleones. Se mantiene unida por la gravedad, no por la fuerza nuclear fuerte.

Entonces, no, aunque es realmente genial pensar en un protón y 10 ^ 58 neutrones como un isótopo supermasivo de hidrógeno, definitivamente es solo una estrella de neutrones con un protón en él.

¡Gracias por preguntar, y gracias a Andre Faubert por descubrir mis malas matemáticas!

Las estrellas de neutrones tienen muchos protones, pero forman un gas Fermi degenerado lo suficientemente profundo dentro de la estrella. Entonces, en el fondo de la estrella, no tiene ningún sentido hablar sobre hidrógeno, o núcleos ordinarios, ya que la densidad es tan alta que los núcleos no existen por separado, es realmente materia nuclear de alta densidad. Tienes un gas degenerado de neutrones en su mayoría, pero también protones y electrones hasta el núcleo, que probablemente es materia de quarks.

Pero en la superficie misma de una estrella de neutrones, donde la densidad baja lo suficiente, hay una capa delgada de una corteza de núcleos ordinarios, y en la parte superior algunos de estos serán hidrógeno.

La cosa es con una estrella de neutrones, se mantienen unidos por la Fuerza de enredo (la vieja escuela, por favor, lea la Fuerza fuerte residual). Sin embargo, ninguna de las partículas en una estrella de neutrones es igual a la de un átomo. Los neutrones deben enredarse con protones porque estos neutrones primordiales tienen características similares a los neutrones unidos o electrones enredados normales, en la medida en que sus masas escalares son tan equilibradas que tendrían un giro cero. Simplemente no pueden existir con doble enredo. Esencialmente, solo pueden existir si su precursor ya está enredado con protones primordiales. Como el hidrógeno no contiene ninguna de estas partículas, la respuesta a su pregunta debe ser No.

Si tiene curiosidad sobre de qué demonios estoy hablando, lea:

El papel de las supernovas en la creación y fusión por David Wrixon EurIng en la gravedad cuántica explicada

pero tendrás que cebar con esto:

Big Bang de David Wrixon EurIng sobre la gravedad cuántica explicada

¿Podría considerarse de esa manera? Seguro. Si lo desea, también podría crear una excepción a la palabra “pato” y llamar a una estrella de neutrones con dos protones por pato.

¿Tendría algún sentido considerarlo así? No … en ninguno de los casos.

Cuando las personas hablan de estrellas de neutrones, piensan en un determinado contexto: uno en el que la gravedad juega un papel dominante.

Cuando las personas hablan de hidrógeno, generalmente hablan de un sistema enlazado que experimenta ciertos fenómenos que uno podría describir colectivamente como “química”.

Una estrella de neutrones + protón no hace química de ninguna manera significativa. Los electrones de valencia no funcionan de la misma manera. Las fuerzas dipolo no funcionan de la misma manera. Los enlaces de hidrógeno (… o enlaces químicos en cualquier sentido) no funcionan de la misma manera. Etc.

Tampoco grazna.