¿Qué pasaría si dos estrellas de neutrones chocaran?

Las estrellas de neutrones se forman cuando una gran estrella, alrededor de 8 a 30 veces la masa de nuestro Sol, explota en una supernova. Son pequeños, generalmente del tamaño de un asteroide, de unos 20 kilómetros de diámetro, pero con una masa aproximadamente 1,40 veces mayor que la de nuestro Sol. Para poner esto en perspectiva, ¡un centímetro cúbico de material de estrella de neutrones pesaría más de diez millones de toneladas!

Las fusiones de estrellas de neutrones son poco frecuentes y requieren sistemas con dos estrellas masivas que han explotado como supernovas. Según los investigadores, en cualquier galaxia, estos eventos ocurren una vez cada millón de años más o menos. Dos estrellas masivas en sí mismas son relativamente raras en comparación con las estrellas de menor masa. Pero cuando eso sucede, las dos estrellas de neutrones giran en espiral una hacia la otra durante millones de años hasta que se tocan y se unen y, en una de las explosiones más enérgicas de la naturaleza, desencadenan un corto pero potente haz de rayos gamma, que dura solo un segundo o dos. Estos GRB cortos son explosiones inmensas que emiten la misma cantidad de energía en aproximadamente dos segundos, ya que todas las estrellas en toda nuestra galaxia juntas se producen en un año. Las estrellas de neutrones en órbita son exactamente el tipo de ambientes gravitacionales intensos donde las ondas serían más fuertes.

Cuando las estrellas de neutrones chocan, se produce un evento espectacular. En una simulación (enlace a continuación), los científicos colocaron un par de estrellas de neutrones que no coinciden, con un peso de 1,40 y 1,70 masas solares a unos 20 kilómetros de distancia, y observaron cómo se desarrollaba el fatídico evento. A medida que las estrellas comienzan a girar entre sí, inmensas fuerzas de marea deforman las costras de las estrellas y la estrella más pequeña explota, arrojando su contenido caliente y denso que luego comienza a girar en espiral alrededor del sistema. A medida que las estrellas se fusionan, la abrumadora masa adquirida por la estrella más grande hace que se colapse, y nace un agujero negro. El límite superior de tamaño para las estrellas de neutrones es de 3 masas solares.

¿Qué sucede cuando las estrellas de neutrones colisionan?

Dado que estas breves ráfagas de rayos gamma terminaron en un abrir y cerrar de ojos, observarlas en el espacio ha resultado ser todo un desafío, pero la misión Swift Gamma Ray Burst de la NASA ha estado capturando resplandores GRB, lo que ha llevado a un aumento significativo en la comprensión de estos eventos. . Seguramente, algunos de estos destellos pueden ser el resultado de la creación de un agujero negro a través de la violenta colisión de dos estrellas de neutrones.

Muchos astrónomos ahora creen que la fusión de las estrellas de neutrones ha forjado el suministro de elementos pesados ​​del universo. Para confirmar esta teoría, los astrofísicos están buscando pistas en todas partes, desde simulaciones alquímicas por computadora hasta telescopios de rayos gamma y la corteza de manganeso del océano profundo. Y la carrera continúa para hacer una observación que confirme la teoría.

Editar: 18 de octubre de 2017

Los telescopios de todo el mundo y en el espacio estaban ocupados ayer cuando los científicos realizaron las primeras observaciones de ondas de luz y gravitacionales desde un solo evento cósmico, conocido como kilonova , o la colisión y fusión de dos estrellas de neutrones.

El primer vistazo de las estrellas de neutrones en colisión produce impresionantes fotos

Cuando dos estrellas de neutrones chocan, existen dos posibilidades: se fusionarán para formar una nueva estrella de neutrones más grande o colapsarán en un agujero negro.

Caso 1: formación de una estrella de neutrones más grande

Cuando la estrella de neutrones que colisiona pesa las mismas masas solares, formarán una estrella de neutrones más grande. Ambas estrellas de neutrones tienen su propio tirón gravitacional y el impacto del tirón será el mismo. Debido a esto, comienzan a fusionarse y se forma una nueva estrella de neutrones más grande.

Caso 2: formación de agujeros negros

Cuando un par de estrellas de neutrones que no coinciden y que chocan pesa diferentes masas solares, las estrellas comienzan a girar entre sí, las inmensas fuerzas de marea deforman las costras de las estrellas y la estrella más pequeña explota (como resultado de una mayor diferencia entre la atracción gravitacional) , arrojando su contenidos calientes y densos que luego comienzan a girar en espiral alrededor del sistema. A medida que las estrellas se fusionan, la abrumadora masa adquirida por la estrella más grande hace que se colapse, y se forma un agujero negro.

La estrella de neutrones consiste en lo siguiente: –

• electrones, seguidos de
• los núcleos de los átomos (como el hierro), seguidos de
• una capa donde los núcleos están en capas (como impurezas) dentro de un océano de neutrones, seguido de
• una zona de transición al núcleo,
• donde el núcleo es un superfluido de neutrones (una fase similar a un líquido con absolutamente cero fricción) junto con impurezas de partículas cargadas de varias masas dentro de él.

Un extraño es una partícula hipotética que consiste en un estado unido de números aproximadamente iguales de quarks arriba, abajo y extraños. Una descripción equivalente es que un extraño es un pequeño fragmento de materia extraña , lo suficientemente pequeño como para ser considerado una partícula .

Se teoriza que cuando la materia degenerada de neutrones, que forma las estrellas de neutrones, se ve sometida a la presión suficiente de la propia gravedad de la estrella o de la supernova inicial que la crea, los neutrones individuales se descomponen en sus quarks constituyentes (quarks arriba y quarks abajo) , formando lo que se conoce como materia de quark . Esta conversión podría limitarse al centro de la estrella de neutrones o podría transformar toda la estrella, dependiendo de las circunstancias físicas. Tal estrella se conoce como una estrella de quark .

La materia extraña es una forma particular de materia de quark, generalmente considerada como un “líquido” de quarks arriba, abajo y extraños.

Entonces, de acuerdo con la teoría anterior, podemos ver que un neutrón se puede convertir en un extraño en algunas circunstancias, pero esta conversión parece ser muy complicada y también dudosa y, además, no se ha observado hasta ahora, supongo.

En realidad, el New York Times acaba de informar el lunes que los astrónomos en agosto habían detectado este fenómeno por primera vez usando el LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser).

“La colisión, conocida como kilonova, sacudió la galaxia en la que sucedió a 130 millones de años luz de aquí en la constelación sureña de Hydra, y envió fuegos artificiales por todo el universo. El 17 de agosto, el evento activó sensores en el espacio y en la Tierra, además de producir un fuerte chirrido en antenas diseñadas para estudiar ondas en el tejido cósmico. “…

“Al estudiar la bola de fuego de esta explosión, los astrónomos han concluido que había creado una nube de polvo de oro muchas veces más masiva que la Tierra, confirmando a las kilonovas como agentes de la antigua alquimia cósmica”.

Hay una gran cantidad de artículos publicados sobre esto, incluido uno en Physical Review Letters con aproximadamente 4000 autores.

[Editar: La pregunta original (“¿Qué pasaría si dos supernovas colisionan”) ha cambiado. Esta respuesta se ha dejado sin cambios para la posteridad.]

Al contrario del valiente intento de Alexandre Boyon, las supernovas no son estrellas que hayan obtenido demasiada energía de sus entornos. En realidad, son estrellas que han gastado su combustible de fusión nuclear (H, He). Cuando esto sucede, sus núcleos de fusión ya no generan suficiente presión externa para mantener su tamaño anterior (porque las reacciones de fusión de elementos superiores tienen una relación relativa más baja de energía liberada a la energía requerida), causando un colapso y el aumento de densidad resultante (y así calor) provoca una enorme reacción en cadena de fusión de los elementos restantes.

Entonces, para responder a tu pregunta. Teóricamente, es posible que dos estrellas cercanas se conviertan en supernovas casi simultáneamente, aunque probablemente increíblemente raro en comparación con las supernovas en solitario, y no creo que lo hayamos observado alguna vez. Técnicamente, es un poco difícil decir que las supernovas “colisionarían”, ya que tienen múltiples componentes. Sería más exacto decir que sus ondas de choque colisionarían.

Hay millones de escenarios potenciales basados ​​en docenas de variables: el movimiento relativo y la distancia de cada estrella, sus sistemas planetarios, masas y composiciones, etc. Sin embargo, creo que podría dividirse aproximadamente en dos categorías principales.

En el primero, las estrellas están inmóviles entre sí o sus velocidades no son relativistas (y, por lo tanto, son mucho más bajas que las de sus ondas de choque). La física dominante se convertiría en interferencia de ondas y colisión inelástica. Especifica explosiones de potencia aproximadamente igual, por lo que las ondas de choque probablemente se cancelarían entre sí en el punto de colisión y se aplanarían a lo largo de una superficie circular aproximadamente normal al eje entre las estrellas. Esto no afectaría mucho las formas generales de los frentes de onda fuera de esta región, ya que las ondas de choque son inelásticas (es decir, es más como juntar dos toronjas que golpear una bola de billar con otra). Lo bueno es que, además del espectáculo de luces “normal” de dos supernovas, todas esas partículas que colisionan a velocidades relativistas provocarían una lluvia muy bonita de interacciones de alta energía. Piensa como la Aurora Boreal, pero en crack. Sería como ver el interior del LHC mientras se está ejecutando. Eventualmente, sin embargo, todo se extinguiría, y obtendríamos una nebulosa de aspecto extraño de los restos. Si los núcleos gastados alguna vez se acercaran lo suficiente, podrían fusionarse y convertirse en un agujero negro, pero eso es lo más emocionante que sucedería.

El segundo escenario no es tan poéticamente elegante, pero no menos impresionante. Si las dos estrellas se acercan entre sí a velocidades dentro de un factor de dos (arriba o abajo) de sus velocidades de onda de choque, las cosas se ven muy diferentes. Una colisión frontal los vería aplastarse juntos como antes, aunque más rápido, pero la velocidad de colisión relativista significa que todo sucedería en un abrir y cerrar de ojos. Todo explotaría en un desastre caótico. Si las dos estrellas simplemente estuvieran “pasando”, sus ondas de choque aún podrían contactarse entre sí y técnicamente contarían como una colisión, pero sería más un breve “beso” en lugar de una fiesta de fuegos artificiales durante toda la noche (si lo saben lo que quiero decir). Si ambos tuvieran altas velocidades, pero un ángulo bajo entre sus vectores de velocidad, veríamos que las dos explosiones se fusionan y pulverizan escombros por todo el lugar como un accidente de NASCAR (oye, tal vez eso fue lo que sucedió con esa extraña nebulosa en Starfox) . Y finalmente, la última posibilidad es, con mucho, la mejor. Si las estrellas se acercaran entre sí a los vectores de velocidad correctos para alcanzar una órbita mutua, sus ondas de choque se unirían en un impresionante caleidoscopio de ondas de interferencia y auroras estelares. Como dirían los franceses, “realmente jodidamente bonita” .

¡’Neutron Star’ es una fuerte fuente de fascinación!

• Objeto que tiene espacio-tiempo curvo de alta densidad

• Estrella de neutrones con espacio-tiempo curvo de muy alta densidad. Cada vez que dos estrellas de neutrones se acercan entre sí, forman un “centro de gravedad común” (centro de masa).
• Ambas estrellas de neutrones comienzan a girar alrededor del centro de gravedad común. En este proceso hacen repeler en el espacio-tiempo.

Esto lleva a la formación de ‘ondas gravitacionales’

• En esta revolución, ambas estrellas de neutrones se acercan y, en cierto punto, chocan y este proceso ha desarrollado mucha energía. Por lo tanto, se formará un agujero negro súper masivo

Gracias !!!

Las estrellas de neutrones son una de varias posibles terminaciones para una estrella. Se forman cuando una gran estrella, alrededor de 8 a 30 veces la masa de nuestro Sol, explota en una supernova (haga clic en supernova para saber más sobre ella).

Cuando las estrellas de neutrones chocan, se produce un evento espectacular. En esta simulación, los científicos colocaron un par de estrellas de neutrones que no coinciden, con un peso de 1.4 y 1.7 masas solares, a 11 millas de distancia y observaron cómo se desarrollaba el fatídico evento. A medida que las estrellas comienzan a girar entre sí, inmensas fuerzas de marea deforman las costras de las estrellas y la estrella más pequeña explota, arrojando su contenido caliente y denso que luego comienza a girar en espiral alrededor del sistema. A medida que las estrellas se fusionan, la abrumadora masa adquirida por la estrella más grande hace que se colapse, y nace un agujero negro.

Estos eventos son particularmente interesantes porque los científicos creen que pueden provocar explosiones cortas de rayos gamma (GRB). Estos GRB cortos son explosiones inmensas que emiten la misma cantidad de energía que todas las estrellas de nuestra galaxia combinada producen en un año, en solo alrededor de 2 segundos.

A medida que las dos estrellas de neutrones se acercan a unas pocas millas, se vuelven en espiral muchas veces en el transcurso de unos pocos milisegundos. Durante ese proceso, se separan entre sí formando un disco de acumulación de materia caliente. El asunto se une en el centro para formar un agujero negro.

Las simulaciones muestran que el campo magnético de las estrellas de neutrones combinadas se multiplica en fuerza y ​​se organiza en dos chorros más de un millón de veces más fuertes que el campo magnético del Sol. Se cree que los chorros brotan de los polos norte y sur enviando una corriente de fotones de alta energía en un breve estallido de rayos gamma que puede liberar tanta energía como muchas galaxias de estrellas durante una fracción de segundo, eclipsando todo el universo en rayos gamma.

La duración promedio de los estallidos de rayos gamma cortos observados es de 0.2 segundos, pero no hay evidencia directa de que provengan de estrellas de neutrones.

Nasa.gov: un estudio innovador confirma la causa de los estallidos cortos de rayos gamma

No queda claro a partir de su pregunta si desea que las supernovas choquen durante sus explosiones simultáneas, o si desea que dos estrellas se vuelvan supernovas y luego choquen.

Una explosión de supernova dura unos 100 segundos, por lo que preguntar sobre una colisión durante un período de tiempo tan pequeño no será tan significativo, incluso para especular sobre un evento espectacular.

Pero no es nada inverosímil tener un sistema estelar binario de dos estrellas que sean lo suficientemente masivas como para convertirse en supernova. Habría una estrella de neutrones en el núcleo de la supernova. Las dos estrellas de neutrones pueden tener una órbita en descomposición, por lo que eventualmente se vuelven en espiral entre sí. Obtendría una explosión espectacular (no una supernova, sino quizás una explosión de rayos gamma), y se formaría un agujero negro.

Dependiendo de la fuerza nuclear de interacción entre ellos, las siguientes pueden ser las consecuencias:

1. Si se considera la formación de un agujero negro, que tiene una probabilidad muy baja, solo se formará un agujero negro. Esto puede explicarse fusionando dos singularidades en una.
2. De acuerdo con la mecánica y considerando las fuerzas nucleares débiles, el impulso del sistema permanecerá conservado (suponiendo un sistema aislado) y se separarán y colisionarán nuevamente después de algún tiempo debido a la fuerza gravitacional y nuclear y esto conducirá a este movimiento oscilatorio hasta uno de los desgarro de estrellas.
3. Esto es totalmente hipotético pero aún posible en algunas condiciones ideales. Considere que uno grande y uno pequeño choca y el pequeño se desgarra y conduce a la formación de un agujero negro que digiere la gran estrella.
4. Aún así no podemos verlo, así que todo lo anterior son solo eventos probables.

Para mantenerlo simple, un agujero negro. Cuando dos objetos masivos, como las estrellas de neutrones, chocan (dado que el ángulo de impacto no es demasiado agudo y mantienen el 90% de su masa), tienes mucha masa en un espacio pequeño en el que probablemente alcanza el radio Scwarzchild colapsando en un negro agujero. Las complejidades de tal impacto dependen de muchos factores, pero creo que la gravedad ejercida evitaría que la mayor parte de la masa se vaya.

¿El oro es interesante? Una nueva investigación muestra que casi todo el oro en el universo puede haber sido creado por colisiones de estrellas de neutrones.

Oro visto en restos de colisión de estrellas de neutrones

Cuando dos estrellas de neutrones se acercan, se mueven en espiral hacia adentro. Cuando finalmente se encuentran, se convierten en un agujero negro después de una supernova. Es obvio que se convertirán en un agujero negro porque su masa neta sería mayor que el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff.

Los astrónomos también creen que eventos como estos también provocaron explosiones de rayos gamma.

He visto literatura que dice que el oro y los elementos más pesados ​​resultan, y ha sido visto.

Entonces, presumiblemente, si terminas formando un agujero negro de bajo nivel, depende de si se unen, cuánta masa se rocía en el espacio (como la espalación, cómo terminamos con material procedente de Marte en la Tierra) y cuánta energía se pierde durante el “spin-down” (como los agujeros negros fusionados tienen menos masa que los agujeros negros precursores).

Las estrellas de Nutron no son más que estrellas regulares pero enormes (cuyo valor de masa central en sí es más de 1.8 veces la masa de nuestro propio sol) que debido a su gran masa al final de su vida colapsó bajo su propia gravedad. La gravedad es tan inmensa que todos los átomos que contiene cancelan sus protones y electrones para formar una enorme pila de nutrientes.

Estas estrellas de neutrones tienen una gran masa pero no son lo suficientemente grandes como para formar un agujero negro (si el núcleo de una estrella es mayor de 2,4 veces la masa de nuestro sol, colapsan en un agujero negro)

Entonces, suponiendo que estas estrellas nutron dence con una inmensa gravedad colisionen entre sí, no habría ninguna explosión, ya que esos campos gravitacionales altos ni siquiera permiten que la luz escape (la mayor parte de la luz) y eventualmente formarán un agujero negro.

No soy físico pero apenas entiendo lo que significa una colisión de explosión. Una supernova es básicamente una explosión de una estrella que obtuvo mucha energía de su entorno (no es exactamente lo que sé, pero lo hará).
Si entiendo tu pregunta, quieres saber qué pasaría si dos supernovas tuvieran lugar una al lado de la otra. En este caso, diría (una vez más, no soy científico) que es imposible porque la energía de la supernova-estrella vendría de la otra estrella por un proceso de acreción, por lo tanto, una estrella permanecería y ocurriría una explosión. .

Existe una teoría de que cuando chocan liberan extraños, los positivos están bien, pero los extraños negativos cuando chocan con mater lo convierten en mater extraño y algunos explotan impulsando la nueva materia extraña al espacio hacia más mater y el mater extraño crece exponencialmente . Está limitado por la velocidad de la luz y esta es la teoría.

Lo siento, no tengo idea. No me gustaría estar en ningún lugar dentro de un año luz del evento. Prefiero esperar un año a que me llegue la luz que vaporizarme.

Las ondas gravitacionales con plasma altamente denso viajan a través del espacio en todas las direcciones desde una singularidad que distorsiona el espacio de tal manera que se forma un agujero negro supermasivo

A menudo, un agujero negro y una perturbación de la gravedad resultan de la colisión de dos estrellas de neutrones.