Пытаетесь выжить при прохождении нейтронной звезды, зарываясь глубоко в кору планеты?

Я думаю, они будут в порядке.

Начнем с того, что выясним, с чем мы имеем дело. Нейтронные звезды могут производить высокоэнергетическое излучение двумя способами: тепловым и нетепловым излучением. Тепловое излучение — это просто свет, излучаемый черным телом. Молодые нейтронные звезды, начавшие остывать (возрастом пару лет — моложе этой), имеют температуру$\sim10^6$Кельвин. Предполагая радиус примерно 10 км, закон Стефана-Больцмана предсказывает, что молодая нейтронная звезда должна иметь светимость около 19% от солнечной. Пик теплового излучения находится где-то рядом с границей между ультрафиолетовым и рентгеновским излучением, а это означает, что многие из них будут опасны для человека.

Если нейтронная звезда ведет себя как пульсар, она также будет излучать нетепловое излучение посредством синхротронного излучения. Вы, вероятно, лучше всего знаете пульсары из радионаблюдений, но у самых энергичных пульсаров большая часть вращательной энергии пульсара фактически преобразуется в рентгеновское и гамма-излучение; существует слабая корреляция между частотой света и долей энергии замедления вращения, которая приходится на эту полосу частот.$^{\dagger}$Мощность, выделяемая типичным пульсаром с периодом$P$и производная периода по времени$\dot{P}$является

$$\dot{E}\approx4\times10^{31}\;\text{erg s}^{-1}\left(\frac{\dot{P}}{10^{-15}}\right)\left(\frac{P}{\text{s}}\right)^{-3}$$ Обычно это составляет несколько процентов от солнечной светимости, поэтому будет справедливо сказать, что наша нейтронная звезда должна иметь полную светимость, включая тепловое и нетепловое излучение, примерно$0.25L_{\odot}$. Иш. И это щедро, потому что ваша нейтронная звезда определенно старше, что благодаря охлаждению может снизить это значение на 1-2 порядка. В любом случае, я думаю, мы можем предположить, что это в основном тот вид высокоэнергетического излучения, которого мы предпочли бы избегать.

(Короткая интерлюдия: вы упомянули, что у нейтронной звезды есть аккреционный диск, но она не ведет себя как пульсар. Это немного странно по двум причинам: 1) нейтронная звезда должна была находиться на близкой орбите к своему компаньону. звезда для того, чтобы аккрецировать ту материю, во-первых, которая кажется несовместимой с планетой, удаленно расположенной вблизи обитаемой зоны, и 2) нейтронные звезды, аккрецирующие материю, приобретают угловой момент, что увеличивает скорость их вращения и превращает их в миллисекундные пульсары, по мере увеличения в угловом моменте также включает не слишком хорошо понятный механизм излучения пульсара. Другими словами, я был бы удивлен, увидев нейтронную звезду с аккреционным диском, а неизлучающие импульсы излучения. В сочетании со странностью наличия аккреционного диска на широкой орбите, я хотел бы оспорить эту часть предпосылки!)

Поток на планету зависит от того, насколько далеко она находится от нейтронной звезды. Допустим, самый близкий подход составляет около 100 а.е.; проход порядка 10 а.е. или меньше имеет приличный риск вызвать орбитальные проблемы, особенно если в системе есть другие планеты (спасибо Лорен Пехтель за подтверждение этого !). Поток на поверхность составляет около 0,034 Вт на квадратный метр.$^{\ddagger}$Если незащищенный человек весом 80 кг (площадь поперечного сечения около 2 квадратных метров?) подвергнется такому количеству радиации в течение одного года, он получит дозу около 27 000 Зивертов. Насколько я понимаю, мы хотели бы снизить это значение ниже 1 Зиверта, чтобы значительно снизить риск лучевой болезни. Не хорошо.

Тем не менее, мы вполне могли построить защиту. Свинец имеет слой половинной защиты от гамма-лучей толщиной 4,8 мм, поэтому мы могли бы снизить излучение на необходимые четыре или около того порядка при увеличении длины в 15 раз. Неплохо. Даже если расстояние до нейтронной звезды будет на порядок меньше, увеличив дозу в 100 раз, нам все равно потребуется свинцовая защита толщиной около 10 см, если мои цифры верны. Сама грязь имеет слой половинной толщины 115 см , поэтому 25 метров грязи обеспечат достаточную защиту от наихудшего сценария захода на посадку на 10 а.е.

Давайте кратко обсудим гравитационные эффекты, поскольку вы упомянули приливные силы и гравитационные волны. Приливные силы были бы минимальны, так как на межпланетных расстояниях нет гравитационной разницы между$\sim1.5M_{\odot}$нейтронная звезда и$\sim1.5M_{\odot}$звезда главной последовательности; приливные силы важны только очень близко к поверхности. Гравитационные волны возможны из-за крошечных дефектов на поверхности нейтронной звезды порядка миллиметров или около того ( мы по иронии судьбы называем их «горами» ). Горы на нейтронной звезде на расстоянии 100 а.е. должны создавать напряжение порядка$\sim10^{-20}$, плюс-минус пара порядков ( Lasky 2015 ), что не вызовет проблем.

Я уверен, что эти цифры немного отличаются - здесь в 10 раз, там в 3 раза. Я, вероятно, переоценил тепловое излучение и высокоэнергетический вклад нетеплового излучения, и я думаю, что я также переоценил, насколько близко может быть нейтронная звезда, не влияя на орбиту планеты. Дело, однако, в том, что даже если я ошибаюсь на 1-2 порядка, шахта глубиной в километр или около того должна быть достаточно удобной против того, что нейтронная звезда может бросить в этих колонистов. И это, вероятно, существенное излишество.

В любом случае, пора начинать копать.

---

$^{\dagger}$Справочник по пульсарной астрономии , Лоример и Крамер. Также моя ссылка на другие части этого ответа.

$^{\ddagger}$Это немного неточно, потому что нетепловое импульсное излучение не будет излучаться одинаково во всех направлениях. Разумным предположением является то, что луч покрывает около 10% неба в данный момент времени (хотя это зависит от периода импульса), а это означает, что поток, когда он проходит по планете, будет выше, чем в случае изотропного излучения. И наоборот, нет никакой гарантии, что лучи вообще пересекут планету.