¿Por qué las estrellas de neutrones solo tienen neutrones?

Para responder realmente a esto, primero debe observar cómo se forman las estrellas de neutrones. Cuando una estrella en el rango de masa de 8-25 masas solares alcanza el final de su vida útil (es decir, ha sintetizado hierro en su núcleo), comienza a sufrir un colapso gravitacional: el material exterior implosiona hacia adentro debido a la inmensa fuerza de gravedad, pero La presión de degeneración electrónica de los núcleos de los elementos intenta equilibrarlo.

Si la presión de degeneración de electrones gana sobre el colapso gravitacional, se forma una enana blanca. Si la presión de degeneración de electrones no puede contrarrestar el colapso gravitacional, sigue implosionando hasta que se forma un punto de densidad infinita comúnmente conocido como la singularidad de un agujero negro. Pero si la presión de degeneración de electrones logra simplemente equilibrar el colapso gravitacional, se forma una estrella de neutrones.

Durante esta formación, la presión gravitacional empuja sobre el núcleo de los elementos tanto que los electrones fuera del núcleo son empujados hacia adentro, lo que hace que interactúe con el protón. Ahora, aquí está la parte interesante, para determinar realmente esta interacción, necesitamos saber que un protón está formado por dos quarks arriba y uno abajo, mientras que un neutrón está formado por un quark arriba y dos abajo. Y así, en realidad, hay una manera de convertir un protón en un neutrón, es decir, convertir ese quark arriba en un quark abajo. Esto puede suceder al suministrar 1,29 MeV de energía al protón, lo que hace que se convierta en un neutrón.

Volviendo a las estrellas de neutrones, es bastante evidente que, ya sea debido a las condiciones físicas dentro de la estrella de neutrones en esa etapa o la velocidad del electrón en sí mismo cuando golpea el protón, hay más de 1.29 MeV de energía presente que podría hacer que el protón gire en un neutrón Si este proceso ocurre el tiempo suficiente para que todos los núcleos de elementos se conviertan en neutrones, solo quedarían neutrones allí.

Este es mi tema de Ensayo Extendido IB por cierto 🙂

Una estrella de neutrones es básicamente un remanente de supernova, es decir, una de las posibilidades del resultado de un evento de supernova. Son las estrellas más densas y más pequeñas del universo. Por lo general, de unos 12-20 kilómetros de diámetro, pueden tener una masa hasta 3 veces mayor que la del sol, sin embargo, la mayor se pesó 2.01 veces la masa del sol.
Cuando una estrella está a punto de terminar catastróficamente en una supernova, hay ciertas condiciones que deciden cuál será el resultado del evento. Una estrella de neutrones es uno de esos resultados.
Supongamos que una estrella está en su fase de muerte. Se ha agotado todo su combustible de hidrógeno y helio. Lo que hace es, quiere sobrevivir. Comienza a fusionar helio en nitrógeno, luego en carbono, y así sucesivamente, hasta formar hierro en su núcleo. Esto es malo, ya que la energía de unión del átomo de hierro es el mayor de todos los elementos. ¿El resultado? El hierro no se puede fusionar y la estrella se derrumba. En un intento final, expulsa todas las capas externas y solo queda el núcleo.
Ahora, el núcleo es inmensamente denso, tanto que la estructura atómica se colapsa, lo que lleva a la fusión de electrones y protones en neutrones. Solo quedan neutrones, y la estrella es tan densa como el neucleus de un átomo, es decir 10 ^ 15 g / cm ^ 3. Esto se llama una estrella de neutrones.
El núcleo de la estrella colapsada tiene que ser entre 1.1 y 3 veces la masa del sol para ser una estrella de neutrones. Más pequeño, una enana blanca; más grande, un agujero negro. Esto proporciona la masa y densidad perfectas para que los átomos puedan reducirse solo a neutrones.
Un hecho. Si le arrojas algo a una estrella de neutrones, la gravedad de la superficie sería tan inmensa que el objeto también se reduciría a una pila de neutrones.