¿Cómo pueden las estrellas de neutrones tener atmósferas gaseosas?

Las estrellas de neutrones pueden tener atmósferas pequeñas. Sin embargo, también tienen tirones gravitacionales extremadamente fuertes. ¿No deberían todas las moléculas de gas ser atraídas hacia la superficie de la estrella y convertirse en sólidos bajo la inmensa presión?

Tal vez estoy pensando en esto de manera incorrecta, pero no veo cómo podría ser posible.

Atmósferas de 4 pulgadas de espesor. :-)
@userLTK Todavía parece absurdo que la materia tan cercana a la estrella sea gaseosa.
¿A qué te refieres con grandes atmósferas? Si te refieres a las magnetosferas, bueno, la pista está en el nombre. La gravedad no es la única fuerza que actúa.
@RobJeffries Sí, cometí un error al decir "grande". Me refiero a las pequeñas atmósferas gaseosas que rodean a las estrellas de neutrones.
Como fuente: chandra.harvard.edu/press/09_releases/press_110409.html El hidrógeno y el helio se fusionan en la superficie para formar carbono. La "atmósfera" puede ser un poco vaga, probablemente sea más un plasma denso, casi sólido. . . . pero supongo
Entonces, ¿parece menos absurdo que haya una transición completamente abrupta de un fluido degenerado al vacío sin nada en el medio? ¿Ninguna región de transición? ¿En serio?
@dmckee Teniendo en cuenta la inmensa gravedad de una estrella de neutrones, simplemente no vi cómo un gas podría rodearla.

Respuestas (1)

La gravedad solo es importante en la medida en que es capaz de comprimir el material a altas densidades. Que ese material sea capaz de solidificarse depende de la competencia entre la energía potencial de Coulombic y la energía térmica de las partículas. El primero aumenta con la densidad, el segundo aumenta con la temperatura. Un plasma denso aún puede ser un gas si está lo suficientemente caliente.

Una fórmula aproximada para la altura de escala exponencial de la atmósfera es

h = k T m metro tu gramo ,
dónde T es la temperatura del gas, metro tu es una unidad de masa atómica, m es el número de unidades de masa atómica por partícula y gramo es la gravedad superficial, con gramo = GRAMO METRO / R 2 .

Para una estrella de neutrones típica con R = 10 kilómetros, METRO = 1.4 METRO ⊙ , tenemos gramo = 1.86 × 10 12 milisegundo 2 . La atmósfera podría ser una mezcla de helio ionizado ( m = 4 / 3 ) o tal vez de hierro ( m = 56 / 27 ), así que digamos m = 2 por simplicidad. La temperatura en la superficie de la estrella de neutrones cambiará con el tiempo; típicamente para un púlsar joven, la temperatura de la superficie podría ser 10 6 k

Esto da h = 2 milímetro

¿Por qué esto no es un "sólido"? Porque la energía térmica de las partículas es mayor que la energía de enlace culómbica en cualquier red sólida que puedan formar los iones. Ese no es el caso en la superficie sólida debajo de la atmósfera porque la densidad crece muy rápidamente (de 10 6 kg/m2 3 a más de 10 10 kg/m2 3 (donde tiene lugar la solidificación) sólo unos pocos cm, porque la altura de la escala es muy pequeña. Por supuesto, la temperatura también aumenta, pero no por más de un factor de aproximadamente 100. Después de eso, la densidad es lo suficientemente alta para la degeneración de electrones, y el material se vuelve aproximadamente isotérmico y a una pequeña profundidad la "temperatura de congelación" cae por debajo de la isotérmica. temperatura.

Estoy confundido acerca de su uso de m y metro tu .
@imallet Unidad de masa atómica metro tu = 1.67 × 10 − 27 kg. m - el número de unidades de masa por partícula. Helio ionizado 3 partículas, 4 unidades de masa (ups, cometí un error).
Sigo confundido. estoy analizando por ejemplo 56 / 27 como " 56 uma por 27 átomos". Tal vez, ¿puede proporcionar la fuente de la fórmula?
Entonces, en términos sencillos... Esa cosa está demasiado caliente para sostenerla como un sólido o incluso como un líquido. Frio.
@imallet por PARTICULA. Electrones más núcleos.
Técnicamente hablando, el plasma es una fase distinta de la materia del gas. Entonces, aparentemente podemos esperar una "atmósfera de plasma" delgada y densa, pero ¿hay una "atmósfera gaseosa" significativa un poco más lejos?
@zibadawatimmy si desea seguir esa definición, entonces no hay gasolina. Está todo ionizado.
" La atmósfera podría ser una mezcla de helio ionizado o tal vez de hierro... " ¿Las estrellas de neutrones no están hechas de neutronio?
@RBarryYoung La ecuación de estado para una estrella de neutrones aún no se ha determinado, pero se espera que haya una fina corteza de núcleos normales, posiblemente hierro (debido a la alta energía de enlace por nucleón) o helio (si los elementos más pesados ​​se "hunden " más profundo en la estrella). Tienes que ir un poco más adentro antes de que los núcleos dejen de existir.
@RBarryYoung Neutronium es una palabra de ciencia ficción inventada. Las estrellas de neutrones tienen costras de núcleos ricos en neutrones acompañadas de electrones degenerados. El cm exterior más o menos es un gas no degenerado de composición incierta, pero una cosa que no es son los neutrones libres.
¡Buena respuesta a una pregunta difícil! Si bien se publicó en 1980, el libro de ciencia ficción dura Dragon's Egg de Robert L. Forward ayuda a uno a imaginar cómo podría ser la superficie , incluidos los núcleos ricos en neutrones en la superficie, así como la atmósfera discutida aquí.
@RobJeffries. . . entonces la aritmética es " 56 uma / ( 26 electrones + 1 núcleo)"?
@imallett Correcto.
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