Las estrellas de neutrones son los objetos giratorios más rápidos conocidos en el universo, ¿por qué?

El momento angular ([matemática] L [/ matemática]) es una cantidad conservada. Esto significa que, a menos que haya un par externo, el momento angular de un sistema sigue siendo el mismo.

Para un cuerpo giratorio, si [matemática] m [/ matemática] es la masa, [matemática] r [/ matemática] es el radio, entonces [matemática] I = mr [/ matemática] [matemática] ^ 2 [/ matemática] es El momento de inercia del cuerpo.

La velocidad angular está dada por [math] \ omega [/ math], la frecuencia angular. Se expresa en términos de ángulo por el cual el cuerpo ha girado en un segundo. Es el inverso del período de rotación ([matemáticas] T [/ matemáticas]), que es el tiempo que tarda el cuerpo en realizar una rotación completa.

El momento angular viene dado por [matemática] L = I \ omega = mr ^ 2 / T [/ matemática]

Cuando el núcleo de una estrella masiva se colapsa para formar una estrella de neutrones, no hay mucha reducción en la masa, sino una gran reducción en el radio. Como resultado, su velocidad de rotación ([matemática] \ omega [/ matemática]) se vuelve mucho más rápida y el período de rotación ([matemática] T [/ matemática]) se reduce.

La situación es similar a una bailarina giratoria con los brazos estirados hacia afuera. Puedes ver que cuando ella levanta las manos, su velocidad de rotación aumenta. Esto se debe a la conservación del momento angular.

Explicación matemática:

Como el momento angular sigue siendo el mismo, [matemática] [mr ^ 2 / T] _ {inicial} = [mr ^ 2 / T] _ {final} [/ matemática]

Por simplicidad, supongamos que la masa de la estrella permanece igual cuando forma la estrella de neutrones y disminuye de tamaño. Entonces nuestra ecuación se convierte en [matemáticas] [r ^ 2 / T] _ {i} = [r ^ 2 / T] _ {f} [/ matemáticas]

Podemos reorganizar esto como [matemáticas] r_ {i} ^ 2 / r_ {f} ^ 2 = T_ {i} / T_ {f} [/ matemáticas]

Esto significa que si el tamaño de la estrella se reduce, el período de rotación se reducirá mucho más rápido.

Aunque el Sol nunca puede ser una estrella de neutrones debido a una masa mucho más pequeña, veamos qué sucede si la reducimos al tamaño de una estrella de neutrones.

Radio del sol: [matemáticas] 6.96 [/ matemáticas] x [matemáticas] 10 ^ 5 [/ matemáticas] km, Período: 27 días

Radio de la estrella de neutrones: 20 km, Período:?

Usando la ecuación anterior, [matemáticas] T_ {f} = T_ {i} r_ {f} ^ 2 / r_ {i} ^ 2 = 1.92 [/ matemáticas] milisegundos.

Esto significa que a medida que disminuye el tamaño de la estrella, su rotación se vuelve más rápida.

Para las estrellas de neutrones recién formadas, este período de rotación varía de una fracción de segundo a unos pocos segundos.

En los sistemas estelares binarios, una estrella de neutrones puede adquirir masa por acreción de la estrella compañera. Debido a esto, su masa puede aumentar significativamente, sin muchos cambios en el radio. Nuevamente, debido al momento angular, su rotación se vuelve más y más rápida. Ver milisegundo púlsar. El más rápido conocido hasta ahora tiene un período de rotación de aproximadamente 1,4 segundos, lo que significa que gira aproximadamente 716 veces por segundo .

Primero, me gustaría mencionar una descripción breve de una estrella de neutrones por

Hoy, la naturaleza de ciertos fenómenos cósmicos (como las estrellas son explosiones de supernovas) es bien entendida por aquellos que no se especializan en física. Esto se debe a que estos fenómenos se escriben ampliamente; Sin embargo, hay una serie de maravillas en nuestro universo que, por una razón u otra, no se discuten.

Uno de esos objetos son las estrellas de neutrones. Pueden considerarse como los objetos que “no lograron” convertirse en un agujero negro. .

Estas estrellas se forman a partir del colapso gravitacional que sigue a la muerte de una estrella masiva. Las estrellas de neutrones son los pequeños, pero increíblemente densos, restos que quedan después de tal colapso. Como su nombre indica, están compuestos casi en su totalidad por neutrones, que se transforman a través de un proceso que llamamos “degeneración”.

Ahora llegando al fenómeno de su rápida rotación …

La conservación del momento angular en realidad tiene la respuesta a la rápida rotación de las estrellas de neutrones (y los púlsares por igual). Si contrae un objeto giratorio (como una estrella que está en proceso de colapsarse sobre sí mismo), en realidad comenzará a girar más rápido.

El momento angular de un objeto = su masa × su velocidad de giro ecuatorial × su radio. La masa permanece constante. Para mantener constante el momento angular, la velocidad de centrifugado debe aumentar si el radio disminuye. Esto mantendrá el producto de velocidad de giro × radio el mismo valor. Una estrella gigante roja que gira lentamente tendrá el mismo momento angular cuando se convierta en una pequeña estrella de neutrones que gira rápidamente.

Espero que ayude 🙂

Es una consecuencia de la ley de conservación del momento angular. Por analogía, considere un patinador que tiene las manos extendidas y de repente tira de sus brazos hacia adentro. Debido a esto, el patinador comienza a girar más rápido. Por favor, eche un vistazo al siguiente enlace: Estrellas de neutrones