Điều gì sẽ xảy ra nếu một cơ thể rơi vào một ngôi sao neutron?

10

Chúng ta biết các ngôi sao neutron như một vật thể rất lớn với lực hấp dẫn cực kỳ mạnh, có thành phần chủ yếu là neutron.

Tôi không thể không tự hỏi, điều gì sẽ xảy ra nếu một vật thể rơi vào một ngôi sao neutron, điều gì sẽ xảy ra với nó? Nó cũng sẽ biến nó thành neutron chứ? Và sẽ có bất kỳ loại phát xạ bức xạ đi kèm?

star gravity neutron-star

— chuyên gia
nguồn

Sao neutron không ở đâu gần 'hoàn toàn gồm các neutron'. Có rất nhiều electron trong lớp vỏ, và rất có thể là một lớp vỏ ngoài bằng sắt bị ion hóa hoàn toàn. Vì vậy, bất cứ thứ gì chạm vào phong bì đó cũng có thể sẽ bị ion hóa hoàn toàn, nhưng phần nào của nó (nếu có) có khả năng trải qua quá trình tổng hợp thành các yếu tố nặng hơn mà tôi không chắc chắn, đặc biệt là vì nó sẽ bị xé nát bởi lực thủy triều trước tiên.

— Stan Liou

@StanLiou Cảm ơn bạn đã chỉ ra rằng, tôi sẽ chỉnh sửa câu hỏi cho phù hợp.

— Yoda

@StanLiou: Cho rằng sự giải phóng năng lượng trên một đơn vị khối lượng tại thời điểm tác động lớn hơn nhiều so với năng lượng liên kết hạt nhân trên một đơn vị khối lượng của vật va chạm, liên kết ion hóa và hạt nhân là không liên quan. Kết quả sẽ giống như thể vật thể sẽ chỉ là một tập hợp các proton và neutron.

— Alexey Bobrick

5

Không có tính toán chi tiết, nhưng một câu trả lời định tính: Tùy thuộc vào quỹ đạo của vật va chạm, kết quả sẽ thay đổi một chút, nhưng rõ ràng, năng lượng tiềm năng của vật va chạm sẽ được chuyển thành một lượng động năng cao trước khi va chạm xảy ra. Động năng sau đó sẽ được chuyển hóa chủ yếu thành nhiệt trong quá trình va chạm, biến đổi một phần đáng kể khối lượng của vật va chạm thành tia X và tia gamma.

Phần còn lại của vật va chạm sẽ được chuyển thành plasma, với hầu hết các electron di chuyển độc lập với hạt nhân cũ của chúng và phân tán chủ yếu vào bầu khí quyển (một lớp mỏng vài milimet) của sao neutron. Các năng lượng sẽ đủ cao để kích hoạt phản ứng tổng hợp hạt nhân cũng như phân hạch, cùng với các phản ứng hạt năng lượng cao khác. Một phần năng lượng sẽ được chuyển thành từ trường, cũng có thể rất mạnh đối với các sao neutron.

Không có nhiều sự xen kẽ với bên trong của sao neutron sẽ được dự kiến ngay lập tức cho các tác động nhỏ do quán tính và mật độ cao của các phần bên trong của sao neutron.

Trong một số trường hợp, tác động có thể kích hoạt sự sụp đổ của sao neutron thành lỗ đen, tùy thuộc vào khối lượng của sao neutron và khối lượng của vật va chạm.

Thông tin thêm về cấu trúc bên trong của các sao neutron trên Wikipedia . ("Vật chất rơi xuống bề mặt của một ngôi sao neutron sẽ được gia tốc tới tốc độ cực lớn bởi lực hấp dẫn của ngôi sao. Lực tác động có thể sẽ phá hủy các nguyên tử thành phần của vật thể, trong hầu hết các khía cạnh của nó, đối với phần còn lại của ngôi sao . ")

Thông tin thêm về giới hạn Chandrasekhar của các sao neutron .

— Gerald
nguồn

5

\frac{1}{2} m v^{2} = \frac{G M m}{R},

$\frac{1}{2}m v^2 = \frac{GMm}{R},$

m

$m$

M

$M$

R

$R$

1.4 M_{⊙}

$1.4 M_{\odot}$

$1.9 \times 10^{8}$

d = 1.26 R {(\frac{ρ_{N S}}{ρ_{O}})}^{1 / 3},

$d = 1.26 R \left(\frac{\rho_{NS}}{\rho_O}\right)^{1/3},$

ρ_{N S}

$\rho_{NS}$

ρ_{O}

$\rho_O$

ρ_{O} ≃ 5000

$\rho_O \simeq 5000$

^{3}

$^{3}$

ρ_{N S} ≃ 7 \times 10^{17}

$\rho_{NS} \simeq 7\times10^{17}$

^{3}

$^{3}$

d = 500, 000

$d= 500,000$

Do đó, nó sẽ đến vùng lân cận của sao neutron dưới dạng khí cực nóng, bị ion hóa. Nhưng nếu vật liệu có động lượng góc nhỏ nhất, nó không thể rơi trực tiếp xuống bề mặt sao neutron mà không làm mất đi động lượng góc đó. Do đó, nó sẽ hình thành (hoặc tham gia) một đĩa bồi tụ. Khi động lượng góc được vận chuyển ra ngoài, vật chất có thể di chuyển vào trong cho đến khi nó được móc vào từ trường sao neutron và thực hiện hành trình cuối cùng của nó lên bề mặt neutron, có thể đi qua một cú sốc bồi tụ khi nó ở gần cực từ, nếu vật thể ở đã bồi đắp mạnh mẽ. Khoảng một vài phần trăm năng lượng khối còn lại được chuyển thành động năng và sau đó nhiệt được lắng đọng một phần trong lớp vỏ sao neutron cùng với vật chất (hạt nhân và electron) và một phần tỏa ra.

Ở mật độ cao ở lớp vỏ ngoài, nguyên liệu thô (chắc chắn nếu nó chứa nhiều proton) sẽ bị đốt cháy trong các phản ứng hạt nhân nhanh chóng. Nếu đủ vật liệu được tích lũy trong một thời gian ngắn, điều này có thể dẫn đến một vụ nổ nhiệt hạch chạy trốn cho đến khi tất cả các yếu tố ánh sáng đã được tiêu thụ. Việc bắt electron sau đó làm cho vật liệu ngày càng giàu neutron cho đến khi nó lắng xuống thành phần cân bằng của lớp vỏ, bao gồm các hạt nhân giàu neutron và các electron thoái hóa cực tương đối (không có neutron tự do).

— Rob Jeffries
nguồn