¿Se enfrían las estrellas de neutrones?

Como otros han indicado, las estrellas de neutrones realmente se enfrían. Todos los objetos lo hacen, irradiando luz hacia afuera. También, por supuesto, tienen luz que brilla sobre otros objetos, pero en el caso de una estrella de neutrones, la luz del exterior es insignificante y, a muy largo plazo, se enfriarán a la temperatura promedio del universo (actualmente alrededor de 3K )

Están sucediendo muchas cosas aquí … especialmente en la parte exterior de la estrella. ¡Los detalles son increíblemente detallados! Si desea calcular la velocidad de enfriamiento de la estrella, debe tener en cuenta:

  1. El calor ganado por la caída de materia (del gas y el polvo, incluso si la estrella de neutrones no es parte de un sistema binario). Este material sufre fusión en la superficie y puede producir mucho calor muy rápidamente.
  2. El enfriamiento de la luz, como se mencionó anteriormente. Esto depende del área (muy pequeña en comparación con una estrella típica … aproximadamente 50 000 veces menor en radio = 2.5 mil millones de veces menos área) y la temperatura hasta la cuarta potencia: [matemática] P = \ varepsilon \ sigma T ^ 4 [/ matemática ]
  3. Exactamente cómo se conduce el calor desde el núcleo hasta la corteza de la estrella (muy poco entendido).
  4. La pérdida de energía debido a las reacciones en el núcleo de la estrella … esto ocurre principalmente en forma de neutrinos, y resulta ser dominante, ¡créanlo o no! Hay dos procesos que ocurren juntos (el proceso URCA) cuyo resultado neto es volcar la energía cinética de los neutrones en el núcleo en neutrinos:
    [matemáticas] n \ rightarrow p + e + \ bar {\ nu} _e \\ p + e \ rightarrow n + \ nu_e [/ math]

Encontré una disertación sobre algunos de los detalles, y espero que el Dr. Ouellette me perdone poner un enlace aquí … ¡es muy complejo, pero vale la pena buscar una idea de los problemas involucrados! https://www.pa.msu.edu/people/ou…

Todo esto en conjunto significa que el enfriamiento no se entiende muy bien. Sin embargo, podemos hacer algunas aproximaciones.

  1. El interior es un muy buen conductor de calor (la mayoría de los modelos implican una superconductividad de calor)
  2. El límite de la superficie significa que la mayor parte de la radiación será por neutrión, porque los neutrinos se crean en toda la estrella y la estrella es transparente para ellos … así que se van. Pero los fotones emitidos dentro de la estrella no pueden escapar, por lo que solo importará la emisión desde la superficie. Y la superficie es pequeña y crea un cuello de botella para la luz.

¡Dado esto, resulta que las estrellas de neutrones pierden calor sorprendentemente rápido! Pensé que serían billones de años, y sería solo con luz. Pero esos molestos neutrinos reducen la escala de tiempo a quizás solo millones de años.

Para entonces, el núcleo estará lo suficientemente frío como para que disminuyan las pérdidas de neutrinos, y luego … bueno, presumiblemente, la radiación electromagnética vuelve a ser más importante. En ese punto, la estrella sería lo suficientemente fría como para probablemente solo emitir luz visible, si eso es así. En cuyo caso, el enfriamiento final podría ser muy lento. Entonces, tal vez aún tendremos nuestro enfriamiento final muy largo, ¡pero comenzando mucho más frío de lo que yo, al menos, esperaba!

Sí, las estrellas de neutrones son geniales. Para agregar a lo que Robert J. Kolker dijo correctamente, debe comprender que mientras las estrellas activas como nuestro Sol generan energía térmica continua al llevar a cabo la fusión nuclear, una estrella de neutrones, mientras que increíblemente caliente cuando comienza su vida. Su temperatura central puede ser 10 ^ 12 Kelvin. Sin embargo, inicialmente emite una gran cantidad de neutrinos que eliminan el calor y lo enfrían en unos pocos años a 10 ^ 6 K. La diferencia importante entre una estrella activa y una estrella de neutrones es que la estrella de neutrones no genera nueva energía a través de la fusión , y así se enfría gradualmente a la temperatura de fondo del Universo.

También, por supuesto, tienen luz que brilla sobre otros objetos, pero en el caso de una estrella de neutrones, la luz del exterior es insignificante y, a muy largo plazo, se enfriarán a la temperatura promedio del universo (actualmente alrededor de 3K )

Si. Segunda ley de la termodinámica. Cada cuerpo caliente rodeado de un espacio más fresco irradia su calor y se enfría. Eventualmente, todo el cosmos se enfriará y se volverá oscuro y muerto. Toda la energía en el Cosmos se extenderá y la entropía se volverá máxima.

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