¿Qué pasaría si una estrella de neutrones apuntara su haz hacia un gigante gaseoso?

“¿Qué pasaría si una estrella de neutrones apuntara su haz hacia un gigante gaseoso?”

(detalles adicionales en el comentario)

“Por gigante gaseoso me refiero al que orbita una estrella de neutrones”.

Varios problemas aquí.

Primero, supongo que te refieres a un púlsar, ya que son el único tipo de estrella de neutrones que se sabe que emiten “haces”:

Pulsar – Wikipedia

Es un “púlsar de milisegundos”, lo que significa que completa una rotación en alrededor de una milésima de segundo. Eso implica que su tasa de rotación aumentó en el pasado relativamente reciente (“reciente” en términos astronómicos, hace menos de un millón de años) debido a que acumulaba materia de otro cuerpo celeste.

En segundo lugar, sabemos de solo un planeta que orbita un púlsar que es lo suficientemente masivo como para ser un gigante gaseoso (es casi igual en masa a Júpiter), pero aparentemente está compuesto principalmente de carbono cristalino mucho más denso que el diamante ordinario, no hidrógeno y helio:

PSR J1719-1438 b – Wikipedia

(El pensamiento principal es que no es un planeta propiamente dicho, sino el núcleo remanente de una estrella compañera de la estrella de neutrones que ha tenido todo su hidrógeno y helio desviado por la estrella de neutrones, dejando solo la “ceniza” remanente de su fusión mientras era una estrella)

Encontrar planetas alrededor de estrellas de neutrones, púlsares o no, fue algo sorprendente ya que uno pensaría que la supernova requerida para crear una estrella de neutrones vaporizaría todos sus planetas. Se cree que los que hemos encontrado son remanentes estelares por derecho propio como arriba o recondensados ​​por el material sobrante de una estrella compañera que fue destrozada cuando se acercó demasiado a la estrella de neutrones. En cualquier caso, no parece haber forma de que quede suficiente hidrógeno para formar un gigante gaseoso.

Además, las estrellas de neutrones que tienen compañeras no deberían sorprender, ya que la mayoría de las estrellas en la Vía Láctea son “estrellas dobles”, en otras palabras, la mayoría de las estrellas vienen en pares.

En tercer lugar, los “rayos” de los polos magnéticos de un púlsar (no sus polos giratorios) pueden estar en cualquier ángulo que oscile entre cero y noventa, pero rara vez se alinean exactamente con las órbitas de los planetas. Eso significa que es muy probable que los haces no golpeen directamente los propios planetas de un púlsar.

Finalmente, los rayos en sí mismos son solo radiación electromagnética, en otras palabras, fotones, que van desde largas ondas de radio hasta rayos gamma bastante duros, dependiendo de la fuerza del campo del púlsar y cuánto de qué tipo de materia está cayendo en él, y así sucesivamente. La mayor parte de la radiación serán ondas de radio, pero para fines de comparación, aquí está el espectro de rayos gamma del púlsar Vela:

El gran planeta de diamantes tal vez no se vería afectado de manera particularmente adversa por los rayos gamma; sin embargo, podría actuar como una rejilla de difracción y hacer cosas extrañas en el perfil del rayo mientras barría el planeta.

Si de alguna manera un gigante gaseoso real se encontrara lo suficientemente cerca de un púlsar como para “destellar”, digamos un planeta deshonesto que fue capturado (también bastante improbable porque, como saben, el espacio es muy, muy grande), tampoco se vería muy afectado . Si estabas pensando que toda esa radiación de alta energía lo encendería como una mini estrella, estoy aquí para decepcionarte.

Los rayos gamma se definen originalmente como esa radiación electromagnética emitida como un subproducto de la desintegración nuclear. Sabemos que los rayos gamma que golpean los núcleos pueden inducir reacciones nucleares (como desintegraciones, pero hacia atrás), sin embargo, algunas reacciones no se ejecutarán hacia atrás porque las partículas necesarias no se quedan esperando la suficiente energía EM para meterlas en un núcleo. En cambio, la iluminación de núcleos relativamente estables con rayos gamma resulta principalmente en elevarlos a estados excitados que luego reemiten el mismo rayo gamma de energía o varios fotones de menor energía.

Sí, ocurrirán algunas reacciones directas, principalmente la eyección de un protón o neutrón. Eso convierte un núcleo al siguiente elemento más ligero o al siguiente isótopo más ligero que también puede descomponerse, pero no obtendrá mucha fusión.

La conclusión es que los haces de púlsar calentarán cualquier tipo de planeta y causarán una alquimia nuclear interesante, alterando su composición elemental de superficie, pero nada realmente extremo.

Las estrellas de neutrones son en realidad restos supercomprimidos de enanos o medianos.

Estas son como bombas de electrones no tan gigantes que son responsables de dispersar electrones cargados en el espacio. Estos cuerpos Rae suelen ser muy pequeños.

~ fuente de la imagen: NASA

Llegando al tema principal, se trata básicamente de bombas espaciales de electrones cargados que se expulsan en forma de radiación de campo magnético, que se originan en los polos magnéticos de la estrella de neutrones. Debido al radio de casi 10 km, tienen una velocidad angular muy alta y tienden a girar a velocidades enormes. Los electrones cargados pueden ser dañinos en el momento de la liberación, pero debido a la alta velocidad entran en contacto con electrones con poca carga cerca de la superficie de la estrella, transfiriendo energía y reduciendo la intensidad de radiación con la velocidad de los electrones libres.

La radiación sobrante que se puede proyectar aparece en una trayectoria parabólica cercana (debido al momento angular) y se llama púlsares. La radiación u ondas cósmicas son tan débiles que su efecto es muy pequeño. Pero si estás cerca, puede vaporizarte.

En contexto con el gigante gaseoso, su atmósfera se bañará con electrones cargados y su campo magnético será aniquilado. Esto es casi lo mismo que encontrarse con vientos solares regulares. Si el planeta está orbitando la estrella de neutrones, se volará como el viento. Esto es ciertamente porque habrá una radiación inmensa dentro de millones de kilómetros de alcance. Los electrones apuntarán a partículas de gas y lo bombardearán. Esto también afectará la atmósfera y el planeta.

Después de leer todo el artículo de Wikipedia sobre estrellas de neutrones y púlsares, y ver varios videos al respecto, creo que puedo responder esta pregunta correctamente.

En primer lugar, ¿qué tan probable es este escenario?

Muy improbable

Hasta donde sabemos hoy, las estrellas de neutrones solo pueden existir después de una supernova. Por lo tanto, cada planeta que orbita el sol antes de convertirse en supernova será destruido mucho antes de que esta estrella de neutrones pueda emitir sus rayos.

Además, su pregunta no aclara si se refiere a un gigante gaseoso que orbita la estrella en sí, o que se encuentra a una distancia muy lejana en otro sistema solar.

Por ejemplo, podemos observar púlsares a distancias muy lejanas sin ningún daño, y eso también cuenta para Júpiter.

Otro detalle es el hecho de que los haces de las estrellas de neutrones se emiten a través de los polos de la estrella, y los planetas en su mayoría orbitan cerca del ecuador de la estrella, por lo que es poco probable que un rayo golpee al planeta.

Pero, ¿qué pasa si hay un gigante gaseoso orbitando este púlsar?

Ya te puedo decir que los rayos no son tan dañinos. No harán nada muy significativo para un planeta. El verdadero problema aquí es la gravedad de esta estrella de neutrones.

Un gigante gaseoso será expulsado como polvo si orbita a la estrella de neutrones de cerca. Eso es lo que sucede.

Suponiendo que estás hablando de un púlsar, no creo que sea demasiado, aunque puede impartir suficiente energía para causar incandescencia. Los púlsares giran MUY rápidamente, y ningún gigante gaseoso podría orbitar lo suficientemente cerca de una estrella de neutrones como para igualar esa velocidad lo suficientemente cerca (sin perder por completo la cohesión) para recibir más que un estallido fugaz de radiación cuando el rayo barrió el planeta. El púlsar más lento conocido (un magnetar en realidad) tiene un período de rotación de alrededor de 7 horas. Creo que el período orbital más rápido que hemos observado es un planeta rocoso similar a la Tierra con un período de 8.5 horas.

No soy astrofísico, así que corrígeme si me equivoco. ¿Habría un gigante gaseoso alrededor de una estrella de neutrones? Debe haber habido una supernova catastrófica (¿hipernova?) Para crear la estrella de neutrones de modo que hubiera destruido el gigante gaseoso durante la explosión junto con todo lo demás en ese sistema solar cercano.

Si el gigante gaseoso hubiera sobrevivido de alguna manera a eso, la estrella tendría tanta gravedad que el gigante gaseoso relativamente ligero entraría en espiral y se salpicaría por toda su superficie en una capa muy fina.

Incluso si el gigante gaseoso pudiera sobrevivir en órbita porque estaba muy lejos para sobrevivir a la supernova Y la gravedad, estaría orbitando en el mismo plano que la estrella de neutrones, por lo que los rayos polares estarían apuntando lejos del plano de ese sistema solar en particular y nunca interactuaría con el gigante gaseoso.

Y supongo que lo único lo suficientemente fuerte como para derribar la estrella de neutrones para que sus polos giraran en el plano de ese sistema solar sería un agujero negro en el que caerían tanto la estrella de neutrones como el gigante gaseoso.

Nada, a menos que sea extremadamente cercano. El haz es principalmente ondas de radio.

Recibimos haces de púlsares todo el tiempo. También Júpiter y nuestros otros planetas gigantes gaseosos. También lo hacen multitudes de gigantes gaseosos en todo el Cosmos.

Estoy bastante seguro de que resultaría en una gran explosión. Entendí los conceptos básicos de una estrella de neutrones del programa de televisión COSMOS. Una vez que se haya apuntado hacia un gigante gaseoso, el gigante gaseoso explotará. No estoy seguro en qué escala, pero definitivamente habrá una gran explosión.