Почему нейтронные звезды имеют твердую кору?

Давным-давно я читал, что нейтронные звезды имеют твердую кору, которая на несколько порядков тверже/прочнее, чем сплавы здесь, на Земле. Так как же это возможно?

Нейтронная звезда имеет температуру поверхности около 50 000 К, так как же может что-либо «затвердевать» при таких температурах?

Я понимаю, что твердое тело твердое из-за химических связей, а иногда и кристаллов, которые образуются в твердом теле, поэтому единственный способ, которым звезда с температурой 50 000 °K может иметь твердую кору, - это если материя там твердая из-за других причин. , и это потому, что ни химические связи, ни молекулы не могут существовать при этих температурах.

Так как же кора нейтронной звезды (и материя в целом) может стать твердой при таких высоких температурах, когда молекулы и нейтральные атомы даже не существуют? И действительно ли это твердое вещество может достигать прочности, на несколько порядков превышающей прочность наших сплавов?

В нейтронной звезде нет связи. Вам нужны электроны и протоны для химической связи. А для того, чтобы быть жидкостью, должны быть более слабые межмолекулярные силы, которые возможны только в связях.
@manshu Во внешних слоях нейтронной звезды столько же электронов и протонов, сколько и в обычном веществе.
Поверхности нейтронной звезды могут превратиться в жидкость, если температура превысит 10 ^ 6 кельвинов. Кроме того, я бы предположил, что невероятная сила гравитации (и, следовательно, давление) на вещество звезды будет играть роль в условиях ее фазового перехода, заставляя поверхность поворачиваться, чтобы оставаться твердой в гораздо более экстремальных условиях, чем на Земле.

Ответы (1)

Кора нейтронной звезды делится на внешнюю и внутреннюю области. Внешний слой представляет собой кору из нейтронно-избыточных ядер, окруженных вырожденными электронами. Внутреннее похоже, но ядра еще более богаты нейтронами, а также есть вырожденные нейтроны.

(Качественный) ответ на ваш вопрос смотрит на отношение электростатической (кулоновской) энергии к тепловой энергии ионов в земной коре.

Е с Е т час ≃ Z 2 е 2 4 π р 0 ϵ к Т ,
где Т это температура, Z - атомный номер ядра и р 0 характерное разделение между ядрами.

Это отношение увеличивается при: понижении температуры, уменьшении разделения ядер (т.е. увеличении плотности) и увеличении атомного номера. Когда она достигает некоторого критического значения, плазма «замерзает» в корку, а ионы замыкаются в некую твердую решетку. То же явление происходит в ядрах белых карликов при аналогичных температурах и плотностях, и этот процесс «наблюдается» с помощью астеросейсмологии.

Так что здесь происходит, это то, что хотя корочка горячая ( 10 7 K на самом деле не было бы неразумным), плотности ( 10 11 − 10 15 кг/м 3 ) достаточно высоки, чтобы затвердеть плазма.

Это, конечно, не вся история. При очень высоких плотностях, когда нейтроны вытекают из ядер, приходится учитывать термины поверхностной энергии, и в конечном итоге нейтронная жидкость «растворяет» кору примерно при 10 16 кг/м 3 , возможно, через несколько причудливых фаз «ядерной пасты», в конечном итоге образующих жидкость нейтронов, протонов и электронов.

Слово «корка» подразумевает, что поверхность каким-то образом тверже, прочнее или жестче, чем материал под ней; Это правда?
@DanielGriscom Это относится к микроскопической структуре. Я предполагаю, что макроскопически модуль сдвига будет намного больше. Что касается сжимаемости, то нет, материал коры сравнительно сжимаем по сравнению с внутренней частью жидкости нейтронной звезды.
Черт возьми, из этих корок должна получиться какая-то интересная химия! :)
@Gert - И немного интересной научной фантастики в этом направлении. См. «Яйцо дракона» Роберта Форварда.
@RobJeffries Но откуда берутся ионы, составляющие решетку? Вы только что упомянули, что кора состоит из нейтронно-избыточных ядер, окруженных вырожденными электронами, так что же образует решетку?
@AbanobEbrahim Э-э-э, ядро ​​​​является полностью ионизированным ионом.
@AbanobEbrahim кора состоит из ионов тяжелых элементов, в основном железа, и по мере продвижения внутрь появляется все больше и больше свободных нейтронов. например, этот рисунок для основной идеи ( Zозначает элементы тяжелее гелия), или, например, этот рисунок с ((неопределенными) моделями) конкретных составов элементов .
О, я даже не знаю, как я сделал эту ошибку. Кажется, я не заметил слова «ядра» и поэтому подумал, что кора состоит из нейтронов. Извини за это.
@DilithiumMatrix Нет свободных нейтронов , пока плотность не достигнет примерно 4 × 10 14 кг/м 3 . Это определение «внешней коры», глубина которой может достигать километра. Только самая внешняя оболочка (может быть, несколько метров) будет содержать ядра железа. Глубже этого ядра становятся все более тяжелыми и гораздо более богатыми нейтронами.
Почему нейтронные звезды имеют твердую кору?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v