Могут ли звезды содержать плотные ядра нейтронных звезд?

Чтобы произвести нейтронно-вырожденный материал, вам нужно сжать вещество примерно до$10^{15}$кг/м$^3$. Если вы этого не сделаете, любые свободные нейтроны распадутся. Таким образом, не существует стабильной формы частично вырожденной нейтронной материи с низкой плотностью.

Звезды, конечно, содержат такие резервуары массы, что в принципе кажется, что нейтронно-вырожденный материал может существовать в их центрах, а их гравитационное поле обеспечивает необходимое сжатие. Проблема, однако, в том, что ядра звезд не холодные. Давление в ядре, необходимое для поддержания веса звезды, достаточно для того, чтобы плотность газа была слишком низкой для вырождения нейтронов. Это давление и температура могут легко поддерживаться в невырожденных условиях ядерными реакциями. Только когда экзотермические ядерные реакции прекращаются и (нейтринные) механизмы охлаждения становятся эффективными, ядро ​​​​может коллапсировать до требуемой плотности в начале коллапса ядра сверхновой.

Электронное вырождение, наблюдаемое у белых карликов, требует гораздо более низких плотностей. Ожидается, что эти условия будут присутствовать в инертных ядрах маломассивных красных гигантов, а также в ядрах коричневых карликов и планет-гигантов, которые не поддерживают ядерный синтез.

В обоих случаях «маленькие куски» не могут существовать изолированно, потому что плотность их внутренней кинетической энергии будет значительно выше, чем у их окружения. Это причудливый способ сказать, что он взорвется. Минимальная масса «куска» стабильного нейтронно-вырожденного вещества составляет около 0,15$M_{\odot}$. Для электронного вырождения она меньше (например, ядро ​​планеты-гиганта), но у меня нет точного числа.

Дополнительная литература: Каков теоретический нижний предел массы гравитационно стабильной нейтронной звезды?

Что произойдет с чайной ложкой материала нейтронной звезды, если его выпустить на Землю?

Нельзя пойти и посмотреть на нейтронную звезду, но с помощью известной физики можно смоделировать, какой была бы поверхность нейтронной звезды. Поскольку вы говорите о звезде, это не значит, что она будет светиться. Создается впечатление, что модели дают очень твердую корочку:

Чтобы выяснить, насколько на самом деле прочны коры нейтронных звезд, Горовиц и его коллега создали компьютерную симуляцию поверхности звезды. Хотя внутренняя часть звезды представляет собой своего рода жидкую массу, состоящую в основном из нейтронов, кора состоит из распавшихся атомов, ядер неизвестных элементов. Чтобы смоделировать это, Горовиц использовал компьютерную программу, чтобы сжать вместе виртуальные атомы селена, спрессовав их в крошечные кубики. Он определил, что земная кора в миллиарды раз прочнее даже самых прочных металлических сплавов на Земле.

Кажется, что сильные гамма-всплески были связаны с землетрясениями нейтронных звезд:

В 2004 году астрономы заметили эффектный гамма-взрыв нейтронной звезды в созвездии Стрельца, в 50 000 световых лет от Земли. Звезда SGR 1806-20 представляет собой магнетар, разновидность нейтронной звезды с мощным магнитным полем. НАСА и европейские спутники, а также астрономы всего мира зафиксировали вспышку, которая на десятую долю секунды была ярче всего, что когда-либо наблюдалось за пределами нашей Солнечной системы. Это была самая большая подобная вспышка, когда-либо замеченная, и одна из четырех, которые были замечены до сих пор.

«Мы думаем, что эти гигантские вспышки происходят от очень, очень сильных звездотрясений», — сказал физик из Университета Индианы Чарльз Горовиц. Он объяснил, что только сверхпрочная кора могла взорваться так сильно.

Остался бы в таком состоянии отколовшийся кусок коры, если бы нейтронная звезда распалась? Очевидно, нет, потому что именно давление удерживает его в твердом состоянии. В космосе само по себе оно расширялось бы и возвращалось в соответствующее состояние материи для этой температуры и гравитационного давления.

Я уверен, вы знаете, почему нейтронная звезда такая плотная и ее молекулы плотно упакованы?

Из-за наличия очень сильного гравитационного поля, окружающего нейтронную звезду, пустое пространство, обычно присутствующее между атомами, сжимается, и между ними не остается места.

Материя нейтронной звезды, несомненно, будет сдуваться обратно до тех пор, пока не возникнет более сильное гравитационное поле, окружающее материю нейтронной звезды.

Это может обеспечить ему те же условия, что и раньше.

В своей книге «Физика супергероев» доктор Джеймс Какалиос утверждает, что поверхностная гравитация планеты Криптон, родного мира Супермена, примерно в 15 раз превышает значение поверхностной гравитации на Земле. Это возможно только в том случае, если глубокое внутреннее ядро ​​планеты Криптон содержит нейтронную звезду. Соответствующее обсуждение можно найти в Интернете через GoogleBooks на странице 42.

Очевидно, что Криптон не звезда, но вот оно: есть условия, при которых это возможно, по крайней мере, для планеты.

[давайте, ребята... взбодритесь!]