¿Qué hay dentro de una estrella de neutrones?

Prepárate, ¡esto se vuelve extraño y maravilloso!

Podemos usar nuestro conocimiento actual de la física para decir mucho sobre las estrellas de neutrones, aunque hasta ahora todo esto se basa en la teoría. Podemos observar la existencia de estrellas de neutrones, pero solo como puntos de luz / otras emisiones y no como detalles de ninguna manera. Entonces, todo lo que podemos hacer es usar nuestra física para predecir qué debería hacer la materia en las condiciones de la estrella y, por el contrario, cómo deberían ser las condiciones de la estrella dado lo que hará la materia. En el núcleo de una estrella de neutrones más grande, comenzamos a alcanzar los límites de lo que sabemos, incluso en teoría, y las cosas se vuelven muy especulativas.

OK … así que lo primero que hay que tener en cuenta es que una estrella de neutrones no está hecha completamente de neutrones. Lo sé, lo sé … lo dice en el paquete, pero tienes que leer la letra pequeña. El caso es que los neutrones no son estables. Un neutrón por sí solo se descompondrá con una vida media de alrededor de 3 minutos, produciendo un protón y un electrón (por esta razón, la gente inicialmente pensó que un neutrón podría estar hecho de protones y electrones, pero este no es el caso) .

Ahora, en el caso de una estrella de neutrones, el neutrón está más o menos estabilizado por la gravedad extrema (y, por lo tanto, la presión) que conduce a la formación de la estrella de neutrones en primer lugar. Pero solo más o menos. Las capas externas de la estrella de neutrones están bajo menos presión, y allí los neutrones son menos estables y tienden a descomponerse en materia normal. A lo largo de la estrella hay un equilibrio, diferente en diferentes partes, entre los neutrones y otros materiales, con los neutrones convirtiéndose en protones + electrones y luego protones + electrones convirtiéndose en neutrones nuevamente. Cada vez que se emite un neutrino o antineutrino, y dado que estos generalmente escapan de la estrella de neutrones, en realidad pierde energía a medida que pasa el tiempo (¡esto es lo que enfría las estrellas de neutrones, en realidad!)

En la superficie de la estrella de neutrones, la presión es menor y allí la materia es probablemente casi del tipo más normal. O normal … todavía es una condición extrema. La mayoría de los trabajos que he leído sobre esto sugieren que el estado más probable de la materia en estas condiciones es una especie de hierro cristalino súper denso. Aunque en el mundo real, estoy seguro de que es bastante desordenado y hay muchas cosas extrañas.

A medida que profundice, comenzará a obtener bolsas donde la presión aplasta los núcleos en el tipo de material que probablemente asocie con las estrellas de neutrones (a menudo llamadas neutrones) … una especie de masa amorfa de neutrones (y algunos protones y electrones recuerdan) . Al principio, es probable que esto suceda en nódulos pequeños, luego más profundo en estos nódulos se convertirían en barras, luego láminas de neutronio, luego las láminas de neutronio se convertirían en el material dominante con láminas de materia regular. Más profunda aún, la materia más ordinaria formaría varillas en el neutronio y luego bolsas … la situación inicial en reversa.

Una persona inteligente ha llamado a esta “pasta nuclear” … ¡con los bolsillos iniciales como gnotti, las varillas, el espagueti y las sábanas, lasaña!

En el núcleo, donde las presiones son aún más altas, nadie sabe lo que sucederá. Puede haber estados en los que incluso las partículas en los núcleos dejan de estar bien definidas, con los neutrones aplastados juntos dando lugar a una “sopa de quarks y gluones”. Simplemente no lo sabemos, aunque los experimentos en curso deberían ayudarnos a comprender mejor.

Finalmente, por supuesto, debe tener en cuenta que esta es probablemente una imagen simplista. Las simulaciones recientes han sugerido que las formas de la “pasta nuclear” son probablemente más complejas e irregulares, ¡pero esto te da la idea!

Puede leer más sobre esto en forma resumida en un artículo de Scientific American aquí: Las estrellas de neutrones sirven platos de pasta nuclear

en la inevitable página de wikipedia Pasta nuclear – Wikipedia

o un artículo real sobre esto en arXive: [1109.3511v2] Pasta nuclear en supernovas y estrellas de neutrones

Cuando una estrella explota como una supernova, la mayor parte de su material es expulsado al espacio que vemos como Nebula.

la región central implosiona debido a la compresión.

Los restos ultradensos del núcleo implosionante que se dejan atrás se conocen como estrellas de neutrones.

aquí el neutrón se crea exprimiendo electrones y protones.

estos son típicamente entre 1,4 y 4 veces más masivos que nuestro propio Sol, pero se comprimen en un volumen de solo unos veinte kilómetros de diámetro y, por lo tanto, tienen una densidad extremadamente alta.

1,4 masas solares por encima del cual una estrella debe continuar colapsando bajo su propia gravedad en una estrella de neutrones.>

Sir Isaac Newton señaló hace mucho tiempo en el siglo XVII, que la fuerza de gravedad obedece a una ley del cuadrado inverso (de modo que a medida que la distancia desde la fuente disminuye, la fuerza aumenta en un cuadrado de distancia), la atracción de un pequeño y denso neutrón La estrella es mucho mayor.

De hecho, la fuerza es aproximadamente un millón de millones de veces más fuerte que en la Tierra, y un proyectil necesitaría alcanzar casi la mitad de la velocidad de la luz c para escapar de su gravedad.

En condiciones de fuerza tan poderosa y velocidades comparables a c, se necesita el modelo más sofisticado de la Teoría general de la relatividad (GTR) de Einstein para comprender el evento.

Por lo tanto, los relojes de una estrella de neutrones funcionarían entre un 10 y un 20% más lento debido a la dilatación del tiempo que los de la Tierra, y cualquier luz de su superficie estaría tan fuertemente curvada que, vista desde grandes distancias, parte de la parte posterior de la estrella sería visible también.

Debido a que la estrella de neutrones retiene la L (ángulo de impulso) del cuerpo original mucho más grande, gira a una velocidad muy alta (hasta varios cientos de veces por segundo).

En algunos casos, su intenso B -mag. campo de pulsos regulares de ondas de radio en todo el universo … por lo que se llaman púlsares. Alrededor de 2,000 cuerpos de neutrones en nuestra propia Vía Láctea.

Un tipo particular de ellos conocido como magnetar tiene un alto valor de B (hasta cien billones de veces la fuerza de B de la Tierra),

que potencia la emisión de grandes cantidades de radiación, particularmente rayos X y rayos gamma, ya que se descompone en un período de alrededor de 10,000 años.

ver para más detalles

Estrellas, supernovas y estrellas de neutrones

(Haga clic para una versión más grande)

El proceso de formación de estrellas.

(Fuente original N / A: ssc.spitzer.caltech.edu/
documentos / compendio / galsci /)

Las estrellas que son millones de veces más grandes que nuestro Sol, explotan como una supernova dejando atrás las estrellas de neutrones. Los científicos estiman que el 99% de la energía de la supernova en explosión se libera de hecho como neutrinos y antineutrinos. Esto apoya nuestra postulación con respecto a la preservación de los hilanderos y los papeles importantes de estas Partículas Subatómicas de leptones.

También especulamos que la gran atracción gravitacional de los densos grupos de neutrones puede haber jugado un papel clave en la recolección del polvo cósmico para formar las estrellas. La exposición a continuación muestra que, bajo presiones extremas, los neutrones pueden recurrir a los antineutrones y viceversa, ya que ambos están hechos de las mismas combinaciones de hilanderos y cadenas de energía con similar helicidad. Los cambios de sabor asociados dentro de los neutrones son estables a menos que la presión caiga a un nivel que permita la descomposición de los neutrones libres. Grandes estrellas de neutrones colapsan en materia oscura.

Para crear un neutrón necesitas un protón compuesto de 2 quarks arriba y abajo quark más electrones. Estos se convierten en 2 quarks abajo y arriba quark más anti neutrino debido a la ley de conservación de los hilanderos. Luego, a través de los cambios de sabor, estas partículas subatómicas cambian a anti protón más positrón, que a su vez se convierte en antineutrón. Este proceso continúa como parte de diferentes cambios de sabor dentro del confinamiento del neutrón.

Dentro de las estrellas de neutrones, los átomos se han condensado en solo neutrones, empaquetados lo más firmemente posible. Los neutrones podrían colapsar aún más en sus quarks componentes en el centro de la estrella.

Las estrellas de neutrones empaquetan 500,000 veces la masa de la Tierra en una esfera de aproximadamente 12.4 millas (20 kilómetros) de ancho. Una cucharadita de su materia pesaría millones de toneladas.

Las estrellas de neutrones se forman a partir de la agonía de una estrella supergigante roja, como Betelgeuse. Betelgeuse podría tener hasta 20 veces la masa del sol y 1.200 veces el radio del sol. Cuando la estrella explota, el material en el núcleo se colapsa, creando una estrella de neutrones. La estrella de neutrones retiene el momento angular de la estrella original, girando mucho más rápido porque es mucho más pequeña.

Una estrella de neutrones es producto de un núcleo colapsado de estrellas de masas solares masivas (10-29 masas solares), por lo que es la estrella más pequeña y densa que se sabe que existe. Su radio es del orden de unos 10 km, pero también puede tener una masa de aproximadamente el doble de la masa del Sol. Es el resultado de la explosión de supernova de una estrella masiva, que generalmente se combina con el colapso gravitacional, que comprime el núcleo a una densidad más allá de la estrella enana blanca, a la densidad de los núcleos atómicos. Donde la mayoría de los modelos básicos para tales estrellas implican que las estrellas de neutrones están compuestas completamente de neutrones, que son partículas de neucleones, uno de los constituyentes del núcleo, sin carga eléctrica neta con una masa ligeramente mayor que la masa de protones, son inestables cuando están libres . Se detiene un colapso adicional debido a la presión de degeneración de neutrones, un fenómeno físico debido explicado bien por el principio de exclusión de Pauli. Pero si el remanente es de densidad demasiado grande, un caso que podría ocurrir en exceso de un límite superior del tamaño del neutrón estrellas a 2-3 masas solares, el estado de colapso continuará formando un agujero negro. Espero que la respuesta sea clara.

Si está preguntando sobre la ciencia convencional, entonces domina una ilusión. El consenso científico actual establece que el colapso gravitacional es la causa de las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

Se cree que las estrellas de neutrones tienen una gran masa y, a veces, giran absurdamente rápido, más rápido que el taladro de dentista.

Aquí puede encontrar una explicación más plausible: la respuesta de Piotr Lapinski a Una estrella de neutrones gira 700 veces por segundo. ¿Qué tan rápido gira la singularidad de un agujero negro? ¿Es posible que la fuerza centrífuga sobre la singularidad pueda contrarrestar la fuerza gravitacional?

Dentro de una estrella de neutrones hay neutrones que se forman como resultado de la compactación de los átomos, porque este tipo particular de estrellas se forma solo cuando una estrella tiene una masa solar de 1.4 y cuando más de esa estrella de masa solar 1.4 muere, explota como una supernova que retrocede Todos los elementos que formó durante su ciclo de vida junto con una estrella de neutrones.

Estas estrellas de neutrones son tan densas que contienen una gran cantidad de materia en un área muy pequeña que gira muy rápido, aunque mantiene su momento angular y esto da como resultado la formación de púlsares, uno de los objetos más brillantes de nuestro universo.

Materia muy densa. Tan densa, toda la estrella se parece mucho a un núcleo muy grande. Excepto que los mejores modelos indican que el interior son solo neutrones, con electrones e incluso algunas otras partículas solo en la superficie, en una capa muy delgada.

Neutrones y casi nada más. Los electrones y los protones se empujan literalmente juntos para formar neutrones. En cierto sentido, las estrellas de neutrones son los núcleos atómicos más grandes del universo.