Как нейтронные звезды могут иметь газовую атмосферу?

Нейтронные звезды могут иметь небольшие атмосферы. Однако они также обладают чрезвычайно сильным гравитационным притяжением. Не должны ли все молекулы газа притянуться к поверхности звезды и превратиться в твердые тела под огромным давлением?

Может быть, я думаю об этом неправильно, но я не понимаю, как это возможно.

Атмосферы толщиной 4 дюйма. :-)
@userLTK Все еще кажется абсурдным, что материя так близко к звезде будет газообразной.
Что вы подразумеваете под большими атмосферами? Если вы имеете в виду магнитосферы, ключ кроется в названии. Гравитация не единственная действующая сила.
@RobJeffries Да, ошибся, сказав «большой». Я имел в виду небольшие газовые атмосферы, окружающие нейтронные звезды.
Источник: chandra.harvard.edu/press/09_releases/press_110409.html Водород и гелий сливаются на поверхности, образуя углерод. «Атмосфера» может быть немного расплывчатой, скорее это плотная, почти твердая плазма. . . . но я предполагаю.
Значит, кажется менее абсурдным, что должен быть совершенно резкий переход от вырожденной жидкости к вакууму, когда между ними ничего нет? Переходной области вообще нет? Действительно?
@dmckee Учитывая огромную гравитацию нейтронной звезды, я просто не понимал, как ее может окружать газ.

Ответы (1)

Гравитация важна только постольку, поскольку она способна сжимать материал до высокой плотности. Способен ли этот материал затвердевать, зависит от конкуренции между кулоновской потенциальной энергией и тепловой энергией частиц. Первое увеличивается с плотностью, второе — с температурой. Плотная плазма все еще может быть газом, если она достаточно горячая.

Грубая формула для экспоненциальной шкалы высоты атмосферы:

час знак равно к Т мю м ты г ,
куда Т это температура газа, м ты атомная единица массы, мю - количество атомных единиц массы на частицу и г поверхностная гравитация, с г знак равно г М / р 2 .

Для типичной нейтронной звезды с р знак равно 10 км, М знак равно 1,4 М ⊙ , у нас есть г знак равно 1,86 × 10 12 РС 2 . Атмосфера могла быть смесью ионизированного гелия ( мю знак равно 4 / 3 ) или, возможно, железо ( мю знак равно 56 / 27 ), так скажем мю знак равно 2 для простоты. Температура на поверхности нейтронной звезды со временем будет меняться; как правило, для молодого пульсара температура поверхности может быть 10 6 К.

Это дает час знак равно 2 мм.

Почему это не "солид"? Потому что тепловая энергия частиц больше кулоновской энергии связи в любой твердой решетке, которую могли бы образовать ионы. На твердой поверхности под атмосферой это не так, потому что плотность растет очень быстро (от 10 6 кг/м 3 более чем 10 10 кг/м 3 (где происходит затвердевание) всего на несколько см, потому что высота шкалы очень мала. Конечно, температура тоже увеличивается, но не более чем в 100 раз. После этого плотность становится достаточно высокой для вырождения электронов, и материал становится примерно изотермическим, а на небольшой глубине «температура замерзания» падает ниже изотермической. температура.

Я смущен вашим использованием мю и м ты .
@imallet Атомная единица массы м ты знак равно 1,67 × 10 − 27 кг. мю - количество единиц массы на частицу. ионизированный гелий 3 частицы, 4 единицы массы (ой, я ошибся).
Все еще в замешательстве. я разбираю например 56 / 27 как " 56 аму на 27 атомы". Может быть, вы можете указать источник формулы?
Так что с точки зрения непрофессионала... Это вещество слишком горячее, чтобы держать его в твердом или даже жидком состоянии. Прохладно.
@imallet на ЧАСТИЦУ. Электроны плюс ядра.
С технической точки зрения плазма — это отдельная фаза вещества от газа. Таким образом, мы, по-видимому, можем ожидать тонкую, плотную «плазменную атмосферу», но есть ли осмысленная «газовая атмосфера» немного дальше?
@zibadawatimmy, если вы хотите использовать это определение, то газа нет. Это все ионизировано.
« Атмосфера может быть смесью ионизированного гелия или, возможно, железа… » Разве нейтронные звезды не состоят из нейтрония?
@RBarryYoung Уравнение состояния нейтронной звезды еще предстоит определить, но ожидается, что будет тонкая корка нормальных ядер, возможно, железа (из-за высокой энергии связи на нуклон) или гелия (если более тяжелые элементы «утонут»). "глубже в звезду"). Вы должны пройти немного дальше, прежде чем ядра перестанут существовать.
@RBarryYoung Нейтроний — выдуманное научно-фантастическое слово. Нейтронные звезды имеют корки из богатых нейтронами ядер, сопровождаемых вырожденными электронами. Внешний см или около того представляет собой невырожденный газ неопределенного состава, но он не является свободным нейтроном.
Хороший ответ на сложный вопрос! Несмотря на то, что книга Роберта Л. Форварда «Яйцо дракона» была опубликована в 1980 году, она действительно помогает представить , на что может быть похожа поверхность , включая богатые нейтронами ядра на поверхности, а также атмосферу, обсуждаемую здесь.
@РобДжеффрис. . . так что арифметика " 56 аму / ( 26 электроны + 1 ядро)"?
@imallett Правильно.
Как нейтронные звезды могут иметь газовую атмосферу?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v