Насколько массивным может быть холодный твердый объект?

Я понимаю, что нейтронная звезда достаточно плотна, поэтому добавление большего количества материи напрямую увеличит количество вырожденной материи, а предел ее размера составляет около 1,4 массы Солнца.

Но если объект образовался не в результате взрыва, раздавившего его до нейтронной материи, обязательно ли это?

Даны нормальные атомы любого желаемого вида, и он тщательно сложен, чтобы не нагреваться. Когда она приблизится к массе Солнца, обязательно ли она превратится в нейтронную звезду или станет еще массивнее? Будет ли такой объект в конечном итоге катастрофически коллапсировать, или он может иметь ядро ​​из вырожденной материи и значительную толщину менее сжатой материи поверх нее, а поверх нее — нормальную материю?

Какова наибольшая возможная масса холодного твердого тела? Может ли это быть несколько солнечных масс?

Под холодом я подразумеваю, что это не звезда, раздувшаяся от постоянного расхода энергии. Из чего бы он ни был сделан, он не «используется».

Редактировать

Я не хотел отвлекать людей от того, что подразумевается под холодом . Я просто имею в виду, что объект не был раздроблен до вырожденной материи на отдельном этапе. Холод здесь просто означает, что он не начал плавиться из-за высокой температуры образования.

Насколько холодно должно быть? У коричневых карликов может быть твердое ядро, но у них будет синтез дейтерия.
Я гибкий в этом. Хм, а если бы не дутерий? Он рухнет?
Я не уверен в этом. Я знаю, что у коричневых карликов в конце концов заканчивается дейтерий, но я недостаточно знаком с ними, чтобы понять, что потом происходит.
Но коричневый карлик не будет иметь массу 2 или 4 Солнца!
Нет, я сомневаюсь, что что-то настолько большое будет холодным в любой момент, но я кое-что копаю.
Итак, кажется, что когда у коричневых карликов заканчивается дейтерий, они просто становятся холоднее, так что никаких проблем. Я не думаю, что что-либо с массой больше 75 масс Юпитера можно считать крутым. Я оставлю ответ тем, кто более осведомлен, чем я.
@ Called2voyage Насколько я понимаю, после окончания синтеза дейтерия начинается горение лития. После этого коричневый карлик снова начинает сжиматься, пока его не поддерживает давление вырождения электронов в его ядре. В этот момент он достигает своего конечного радиуса, но продолжает охлаждаться и излучать тепловую энергию.
1.4 М ⊙ Предел TOV для нейтронных звезд можно рассматривать как предел, поскольку он учитывает давление вырождения нейтронов, а не давление вырождения электронов. Насколько я понимаю, кварковые звезды или другие экзотические звезды могут быть более массивными и поддерживаться другими типами давления вырождения, но это огромная «мощь».
Я не очень понимаю вопрос здесь. Вырожденная материя может образовываться либо при высокой плотности, либо при низких температурах. Таким образом, он может быть очень горячим, если он формируется из плотности, или очень холодным, если он формируется из низких температур.
Просто маленький момент, 1,4 М ⊙ кажется ссылкой на предел Чандрасекара для белых карликов, поддерживаемых давлением вырождения электронов. Нейтронные звезды, конечно, поддерживаются давлением нейтронного вырождения, и у них есть верхний предел массы, описываемый пределом TOV, который колеблется от 1,5 М ⊙ к 3.0 М ⊙ , в зависимости от выбранного вами уравнения состояния (какое уравнение состояния является правильным, в настоящее время неизвестно).
Я думаю, что также должно быть хорошее определение того, что подразумевается под «холодом» и, более конкретно, как вы определяете «температуру». Есть много способов рассматривать понятие температуры на больших планетах и ​​звездах, и не все они эквивалентны.
@zephyr Вы правы насчет предела; это опечатка с моей стороны.

Ответы (1)

У вас не может быть большой массы «нормальной» материи, которая одновременно холодна и находится в равновесии. Холодная материя будет коллапсировать до конфигурации с минимальной плотностью энергии. Для масс ниже «массы Чандрасекара» около 1,4 М ⊙ для наиболее распространенных составов это будет белый карлик, поддерживаемый давлением вырождения электронов. Для больших масс это будет нейтронная звезда с более высокой плотностью.

Стоит отметить, что водородный белый карлик теоретически может поддерживаться давлением вырождения электронов вплоть до гораздо больших масс. Однако неизбежен ядерный синтез, даже в холодном материале, потому что при высоких плотностях происходят «пикноядерные» реакции, которые превращают водород в гелий.

Предел массы нейтронной звезды не менее 2 М ⊙ , так как по крайней мере у двух были измерены такие большие массы (например, Demorest et al. 2010 ).

Ответ на ваш вопрос такой же, как и ответ на вопрос о максимальной массе нейтронной/кварковой звезды, поскольку, если вы сожмете любую материю, она, в конечном счете, станет именно такой.

Ответ на этот вопрос также неизвестен и зависит от неопределенного уравнения состояния (отношения между давлением, плотностью и составом) при сверхвысоких плотностях, но должен находиться где-то между 2 М ⊙ Я упоминал выше и верхний предел около 3,5 М ⊙ , которое налагается общей теорией относительности и уравнением состояния, в котором скорость звука равна скорости света (самое сложное из возможных уравнений состояния).

Являются ли эти сильно сжатые объекты «твердыми», также является предметом дискуссий и исследований. Обычное представление о старом белом карлике состоит в том, что это действительно кристаллическое твердое тело. Основная часть недр нейтронных звезд умеренной массы почти наверняка состоит из нейтронной жидкости вместе с некоторым количеством протонов и электронов. Нейтроны могут затвердевать при очень высокой плотности, и это считается одним из «сложных» вариантов уравнения состояния.

Чтобы ответить на комментарий @zephyr - холод в этом контексте означает, что энергии Ферми вырожденных видов фермионов намного выше, чем к Т . Белые карлики и нейтронные звезды (старше нескольких секунд) «холодны», несмотря на то, что их внутренняя температура, в случае последних, составляет миллиард градусов. Если сделать их еще холоднее, это не изменит размер/плотность объекта, но позволит внутренней части белого карлика кристаллизоваться.

Значит, если накопать обычную материю, обязательно получится белый (или черный) карлик? У вас не может быть более низкого градиента плотности, кроме как у звезды с генерируемым теплом?
@JDługos Белые карлики и нейтронные звезды состоят из «нормальной материи».
Я принял около 1/3 вопросов, которые я разместил здесь, но общее количество вопросов, которые я задал, слишком мало для значимой статистики. В данном случае материал нейтронной звезды — это не то, что я называю «нормальной материей», как четко указано в ОП. Является ли такая экзотическая материя «твердой» или нет, не имеет ничего общего с тем, о чем я спрашивал.
@JDługosz, если вы сделаете большой холодный объект, он обязательно рухнет до конфигурации с минимальной плотностью энергии. Что для материала > 1,4 М ⊙ является нейтронной звездой, а при массе, превышающей где-то между 2 и 3,5 массами Солнца, является черной дырой. У вас не может быть большой массы «нормальной материи», которая холодна и находится в равновесии.
Насколько массивным может быть холодный твердый объект?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v