Làm thế nào một ngôi sao neutron thực sự xuất hiện?

Nhìn thấy nhiều bức ảnh được tạo ra bởi các nghệ sĩ của các ngôi sao neutron và các hành tinh quay quanh một số trong số chúng, tôi tự hỏi làm thế nào một pulsar sẽ xuất hiện với con người, trong ánh sáng khả kiến ​​(giả sử bức xạ cực mạnh, v.v. không giết chúng ta trong quá trình này) .

Theo tôi hiểu, chùm tia của pulsar được chiếu từ các cực từ của ngôi sao chứ không phải các cực quay, không nhất thiết phải thẳng hàng với nhau. Cho rằng các pulsar quay cực nhanh và có thể nhìn thấy chùm tia trên khoảng cách rộng lớn - chẳng hạn như nếu nó chiếu xuyên qua tinh vân của pulsar - nó sẽ xuất hiện dưới dạng một đường thẳng, đường cong hoặc có lẽ là hình nón? Điều này là giả sử chùm tia có thể được nhìn thấy trong ánh sáng khả kiến.

Với mật độ đáng kinh ngạc của các sao neutron và kích thước vật lý nhỏ của chúng, bầu trời đêm sẽ bị biến dạng rõ rệt đến mức (ví dụ) ngay sau khi mặt trời lặn trên một hành tinh giả thuyết, người ta có thể quan sát các hành tinh khác ở gần hoặc phía sau ngôi sao khác bị chặn bởi nó?

Với diện tích bề mặt nhỏ của chúng, liệu một ngôi sao neutron vẫn xuất hiện sáng như Mặt trời, ở một khoảng cách tương tự? Bạn sẽ phải đến gần một ngôi sao neutron như thế nào để có cường độ rõ ràng để phù hợp với Mặt trời từ Trái đất?

Câu hỏi của bạn quá chung chung, bạn cần lấy ví dụ cụ thể.

Đầu tiên, rất ít sao neutron là pulsar. Pulsar là một trong hai giai đoạn ngắn trong khi quay xuống của pulsar lúc bắt đầu cuộc sống của một ngôi sao neutron, hoặc họ là những sản phẩm của spin- lên của một ngôi sao neutron trong một hệ sao đôi. Hầu hết các sao neutron thuộc cả hai loại này.

Một ngôi sao neutron tiêu chuẩn sẽ trông giống như bất kỳ ngôi sao nào khác ở nhiệt độ tương tự. Hầu hết trong số chúng sẽ thực sự rất nóng - 100.000 K trở lên, mặc dù lịch sử làm mát của các sao neutron vẫn không chắc chắn và phụ thuộc vào một số vật lý kỳ lạ. Một vật thể như vậy là "nóng trắng" - nó phát ra bức xạ vật đen ở mọi tần số có thể nhìn thấy bằng mắt (cũng như nhiều hơn ở bước sóng UV).

Làm thế nào gần bạn sẽ phải nhận được cho độ sáng / cường độ rõ ràng của nó để phù hợp với Mặt trời? Vâng, điều đó phụ thuộc vào kích thước và nhiệt độ của sao neutron. Hầu hết được cho là có đường kính 20 km. Cách bạn thực hiện phép tính là đánh đồng thông lượng bức xạ của vật đen trên một đơn vị diện tích ở một khoảng cách nhất định với hằng số bức xạ mặt trời khoảng 1300 W mỗi mét vuông. Tuy nhiên, có hai nếp nhăn đối với một ngôi sao neutron: Thứ nhất, bức xạ bị lệch về phía trọng lực, do đó nhiệt độ chúng ta đo được thấp hơn nhiệt độ ở bề mặt. Thứ hai, Thuyết tương đối rộng cho chúng ta biết rằng chúng ta có thể nhìn thấy nhiều hơn chỉ là một bán cầu của sao neutron - tức là chúng ta có thể nhìn thấy xung quanh phía sau - và điều này làm tăng thông lượng mà chúng ta quan sát được. Đây gần như là yếu tố của hai hiệu ứng, vì vậy chỉ để có được thứ tự ước tính cường độ,$T=10^{5}$ K

Sử dụng định luật Stefan cho một người da đen, sau đó ở khoảng cách , chúng ta có 4 π r 2$d$ trong đóσlà hằng số Stefan-Boltzmann.

$r=10$$d=7 \times 10^{8}$$T=10^6$$d \sim 1$

$\sim 0$

Để chuyển sang pulsar. Lưu ý rằng bức xạ xung không có một thành phần quang học và bức xạ quang xung đã được nhìn thấy từ một số pulsar. Sự phát xạ synchrotron quang học dường như là một sự phát sáng mạnh mẽ định kỳ của pulsar, khi chùm tia quét ngang qua đường ngắm. Nếu bạn không ở trong tầm nhìn, thì bạn sẽ không thấy phát xạ quang xung. Nếu bạn có thể quan sát chùm tia đi qua độ mờ đục hoặc một số môi trường khác xung quanh pulsar thì có thể có một số hiệu ứng bạn có thể thấy về mặt ion hóa hoặc ánh sáng tán xạ đến từ dọc theo đường truyền tia.

$\sim 2 \times 10\ km/1\ au \sim 10^{-7}$

Tuyên bố rằng Pulsar sẽ trông giống như một cơ thể màu đen với nhiệt độ cao không được chứng minh. Các phép đo quang học của Crab Pulsar cho thấy phổ phẳng nhìn thấy điều này . Đây là kết quả của sự phát xạ quang từ bức xạ synchrotron chứ không phải bề mặt nóng.

Các kết quả Gaia DR2 gần đây bao gồm Crab Pulsar là DR23403818172572314624, màu này có màu BP-RP là 1.0494 tương đương với nhiệt độ khoảng 5.100 K từ sơ đồ DR2 HR. Điều này rất giống với nhiệt độ được hiển thị trong dữ liệu DR2. Điều này cần được sử dụng một cách thận trọng vì hiệu chuẩn dành cho một ngôi sao có bầu khí quyển 'Cơ thể đen' chứ không phải là 'bầu khí quyển' do bức xạ synchrotron. Xem phần này để biết dữ liệu DR2 đầy đủ.

Chúng tôi không biết "không khí" bức xạ lớn đến mức nào nhưng một ý tưởng sơ bộ có thể được tính toán từ dữ liệu DR2 trong liên kết ở trên. Tuy nhiên, độ không đảm bảo thị sai (khoảng cách) là khá lớn nên sẽ cần đo khoảng cách tốt hơn.

Tôi có thể đưa ra một câu trả lời, nhưng tôi hoan nghênh sự điều chỉnh.

Tôi đã tự hỏi làm thế nào một pulsar sẽ xuất hiện với một con người, trong ánh sáng nhìn thấy được

Nó sẽ không giống như trong phổ ánh sáng khả kiến ​​trừ khi có một tinh vân quan trọng, sau đó chúng ta có thể thấy tác động của pulsar trên tinh vân, nhưng không phải là chính pulsar. Tia X và sóng vô tuyến không nhìn thấy được, và nếu pulsar không hướng vào chúng ta, chúng ta sẽ không thấy nó đi qua không gian trống.

Sao neutron thường quá nóng để chúng ta nhìn thấy. Nếu một người hạ nhiệt đáng kể, có thể 10 hoặc 20 nghìn độ trên bề mặt, thì nó có thể phát sáng màu xanh lam trông giống như ngôi sao sáng nhất trên bầu trời, vẫn chỉ là một điểm trên bầu trời, nhưng là điểm cao nhất trên bầu trời lúc 1 giờ sáng

Nhưng chủ yếu là chúng quá nóng để phát sáng dưới ánh sáng nhìn thấy được.

Những gì bạn có thể thấy từ 1 AU từ Sao neutron có thể là đĩa bồi tụ. Vật chất rơi vào Sao neutron rất nóng và năng lượng nếu tác động lớn hơn nhiều so với năng lượng phân hạch, do đó, vật chất ở gần sao neutron và xoắn ốc, có lẽ bạn đang nói về tia X và tia gamma, nhưng bạn có thể thấy một đĩa bồi tụ phát sáng rõ rệt ở một khoảng cách nào đó, có lẽ trong một quỹ đạo đang dần phân rã. Trên thực tế, những gì bạn có thể thấy sẽ phụ thuộc vào những gì xung quanh ngôi sao neutron hơn là phụ thuộc vào chính ngôi sao đó.

Theo tôi hiểu, chùm tia của pulsar được chiếu từ các cực từ của ngôi sao chứ không phải các cực quay, không nhất thiết phải thẳng hàng với nhau. Cho rằng các pulsar quay cực nhanh và có thể nhìn thấy chùm tia trên khoảng cách rộng lớn - chẳng hạn như nếu nó chiếu xuyên qua tinh vân của pulsar - nó sẽ xuất hiện dưới dạng một đường thẳng, đường cong hoặc có lẽ là hình nón

Vấn đề ở đây là, bạn không thể nhìn thấy chùm tia. Bạn nhìn thấy ánh sáng khi nó hướng về phía bạn, bạn không thể thấy một chùm ánh sáng trong không gian (ngay cả khi nó là ánh sáng nhìn thấy).

Bạn có thể thấy một chùm tia không chĩa vào bạn trong bầu khí quyển vì sự phản xạ của các phân tử bụi và nước trong không khí.

(xem hình nhỏ)

Trong không gian, vật chất được trải rộng hơn nhiều. Đúng là một pulsar có thể làm sáng một phần của tinh vân, mặc dù tinh vân đó cũng có thể tự phát sáng (dù sao tôi cũng không chắc chắn 100% về điều đó), nhưng một Tinh vân rất lớn và rất rộng. Để nhìn thấy nó bằng mắt thường, tôi không nghĩ rằng bạn sẽ nhìn thấy nhiều thứ khác ngoài một ánh sáng lớn.

Nếu bạn có thể nhìn thấy một chùm tia xung, phải mất 8 phút để ánh sáng truyền đi 1 AU và một xung có thể quay hàng trăm lần, có lẽ hàng ngàn lần trong 8 phút, vì vậy nếu bạn thực sự có thể nhìn thấy chùm tia đó, thì đó sẽ là cong rất lớn, giống như một hình xoắn ốc. Bản thân ánh sáng sẽ truyền theo một đường thẳng nhưng vì nguồn sáng đang quay nhanh nên nó sẽ xuất hiện như thế này (hình dưới), nếu có đủ vật liệu để ánh sáng phản xạ lại (điều mà có lẽ sẽ không có, không trong vòng 1 AU).

Trong thực tế, nó sẽ trông không giống như vậy, nhưng nếu bạn có thể nhìn thấy chùm tia, thì nó sẽ trông như thế. Những gì xoắn ốc trông giống như từ một điểm duy nhất là một pulsar, tắt, bật, tắt, bật, tắt, bật, v.v.

Ngoài ra, ánh sáng không bao giờ truyền theo hình xoắn ốc, nó truyền theo đường thẳng ra khỏi Pulsar, nhưng giống như vòng xoắn nước ở đây , rơi xuống theo một đường thẳng, nhưng có vẻ như nó rơi theo hình xoắn ốc (nếu điều đó có ý nghĩa ).

Với mật độ đáng kinh ngạc của các sao neutron và kích thước vật lý nhỏ của chúng, bầu trời đêm sẽ bị biến dạng rõ rệt đến mức (ví dụ) ngay sau khi mặt trời lặn trên một hành tinh giả thuyết, người ta có thể quan sát các hành tinh khác ở gần hoặc phía sau ngôi sao khác bị chặn bởi nó?

Chà, đối với người mới bắt đầu, nếu không có mặt trời ở đó, các hành tinh có lẽ sẽ không thể nhìn thấy được. Nếu Sao neutron phát sáng rực rỡ do một đĩa bồi tụ nóng, bạn không thể nhìn thấy bất cứ thứ gì đằng sau nó vì độ sáng của nó sẽ khiến ánh sáng bị bẻ cong xung quanh nó khi so sánh.

Bây giờ nếu ngôi sao neutron tối, đối với mắt chúng ta, thì chúng ta có thể thấy thấu kính trọng lực xung quanh nó, nhưng các ngôi sao, không phải hành tinh khiến các hành tinh sẽ tối. (Mặt trăng cũng sẽ rất tối, có thể nhìn rõ hơn bởi những gì nó chặn hơn những gì nó tỏa sáng). Các ống kính sẽ khá nhỏ tuy nhiên. thấu kính có thể nhìn thấy sẽ chỉ là một vài lần so với đường kính của ngôi sao Neutron, có lẽ 100 dặm, trong đó, 93 triệu dặm thực sự nhỏ. Bạn có thể thấy một số vênh kỳ lạ của một ngôi sao ở đây hoặc ở đó khi được xếp đúng cách, nhưng để thấy bất kỳ ống kính có thể nhìn thấy thú vị nào, bạn cần một kính viễn vọng khá mạnh.

Với diện tích bề mặt nhỏ của chúng, liệu một ngôi sao neutron vẫn xuất hiện sáng như Mặt trời, ở một khoảng cách tương tự? Bạn sẽ phải đến gần một ngôi sao neutron như thế nào để có cường độ rõ ràng để phù hợp với Mặt trời từ Trái đất?

Loại cảm động về điều này ở trên. Sao neutron có thể phát ra rất nhiều năng lượng trong chùm tia xung, nhưng chủ yếu là tia X, không thể nhìn thấy ánh sáng. Độ sáng của nó sẽ phụ thuộc vào mức độ vật chất rơi vào thời điểm đó, vì vậy không có câu trả lời đúng nào về việc Trái đất sẽ cần phải có độ sáng như thế nào. Đó cũng là một loại độ sáng khác nhau, chủ yếu là ánh sáng không nhìn thấy được. Nhưng không có cách nào để trả lời câu hỏi đó vì nó phụ thuộc vào quá nhiều thứ.

Khi một ngôi sao Neutron chỉ được hình thành (mà thường xảy ra sau khi một siêu tân tinh do đó, năng lượng khổng lồ phát hành), nhưng khi ngôi sao chỉ hình thức, nó có lẽ 12-15 dặm đường kính nhưng nó nhiệt độ bề mặt có thể được (đoán) có lẽ là một tỷ độ, mặc dù nó nguội đi rất nhanh Một sao neutron rất trẻ có thể phát ra nhiều năng lượng hơn cho mặt trời của chúng ta, mặc dù phần lớn nó sẽ ở neutrino mà phần lớn sẽ đi qua Trái đất. Nhưng mức sản lượng năng lượng đó sẽ không kéo dài. Nó sẽ hạ nhiệt xuống còn khoảng một triệu độ trong vòng vài năm. Nguồn .

Nếu chúng ta giả sử rằng bề mặt của pulsar giống như các sao neutron khác, trừ khi chùm tia hướng vào bạn, nó sẽ trông giống như các sao neutron khác. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) là một trong số rất ít sao neutron chúng ta có thể nhìn thấy ở bước sóng quang. Nó có cường độ thị giác 25,6 tại ≈61 Parsec (cường độ hình ảnh rõ ràng của Mặt trời ở khoảng cách đó sẽ vào khoảng 8,75). Xoay các trục quay tôi có được một MV có độ lớn hình ảnh tuyệt đối là 21,67 và độ sáng thị giác là 000000000018. Lấy căn bậc hai, tôi cần cách khoảng 0,00043 AU, hoặc khoảng một phần mười đường kính của Mặt trời để nó sáng như Mặt trời từ Trái đất, về mặt trực quan. Với đường kính chỉ 14 km hoặc hơn, nó sẽ rất nhỏ, khoảng 4,7% đường kính rõ ràng của Mặt trời - không nhiều hơn một điểm. Nhưng như đã lưu ý ở trên, độ sáng thực tế, độ sáng, độ sáng của sao neutron sẽ cao hơn nhiều. Một người nhìn vào nó (không được bảo vệ) từ khoảng cách đó, nó sẽ bị mù và chiên theo thứ tự ngắn. Người ta cũng có thể đủ xa xuống trọng lực ở khoảng cách đó mà các hiệu ứng tương đối làm mờ ngôi sao sẽ ít hơn và ngôi sao sẽ xuất hiện thậm chí còn sáng hơn. Và người ta có thể lưu ý một số hiệu ứng thủy triều là tốt. Tình huống này đòi hỏi "Vỏ sản phẩm chung" mà Larry Niven sử dụng cho câu chuyện của mình, "Ngôi sao neutron!"