¿Cuál es la energía de enlace de una estrella de neutrones?

La masa gravitacional de una estrella de neutrones es mucho menor que su masa bariónica en reposo (más la masa asociada con la energía cinética de su contenido), porque una estrella de neutrones unida, por definición, debe tener una energía total (la suma de sus energía interna y energía potencial gravitacional) que es menor que cero.

En una "estrella normal" esto también es cierto, pero la diferencia es que la energía potencial gravitacional de una estrella de neutrones puede ser comparable con la energía de su masa en reposo.

¿Qué tan significativo es esto? Depende de la masa bariónica de la estrella de neutrones y de la ecuación de estado de la materia densa. Para una estrella de neutrones típica de 1,4 masas solares y 10 km de radio, la estimación del orden de magnitud para la energía de enlace como un múltiplo de la energía de la masa en reposo,$GM/Rc^2$, es de alrededor de 0,2, lo que sugiere una reducción significativa de la masa gravitacional en comparación con la masa bariónica.

Este papel es interesante. Utiliza el método de cálculo del número de nucleones en la estrella de neutrones,$N$, basado en el radio,$r$, la densidad numérica en función del radio,$n(r)$, y la función métrica$\lambda$, que proviene de las ecuaciones de la relatividad general:

¿Cuál es la energía de enlace de una estrella de neutrones?

Lo que Rob dijo es correcto. Es aproximadamente una quinta parte de la masa-energía original. Ver Wikipedia : "Su energía de enlace gravitacional de fracción de masa sería entonces 0.187".

Los neutrones que constituyen una estrella de neutrones tienen una masa en reposo que es mayor cuando se separan de la estrella porque están ligados con cierta energía potencial.

Sí. Cuando levantas un neutrón completamente fuera de una estrella de neutrones, aumentas su masa. Es un poco como levantar un ladrillo. Trabajas en ello. Le agregas energía. Le das energía potencial. Aumentas su masa. Cuando lo dejas caer, parte de la energía cinética interna E=mc² se convierte en energía cinética externa. Esto generalmente se irradia y luego queda un déficit de masa . Por supuesto, para ser absolutamente preciso, también debes considerar la Tierra, pero es mucho más grande que el ladrillo y, si bien el impulso es igual y opuesto, la energía cinética no lo es. Es tan leve para la Tierra que lo ignoramos.

Esta energía potencial hace que el sistema tenga menos masa.

Como dijo Blackbody Blacklight en el comentario, la energía potencial hace que el sistema tenga más masa, no menos. Mira lo que dije arriba sobre el ladrillo. Luego imagina que comienzas con un trillón de neutrones en el espacio. Los dejas caer y todos caen juntos. Cuando esto ocurre, parte de su energía cinética interna E=mc² se convierte en energía cinética externa. Esto generalmente se irradia y luego queda un déficit de masa. La masa de la estrella de neutrones es aproximadamente un 20% menor que la masa de los neutrones originales. Eso es significativo.

Sin embargo, tenga en cuenta que las cosas pueden volverse un poco confusas porque el nivel cero para la energía potencial gravitatoria se establece en el infinito. Véase hiperfísica . Entonces decimos que la energía potencial gravitatoria de los neutrones en la estrella de neutrones es negativa. De manera similar, decimos que la energía de enlace es negativa. Sin embargo, tenga en cuenta que no hay nada allí que esté hecho de energía negativa. Todo lo que tienes allí son neutrones, y están hechos de energía positiva. Hay menos de eso, eso es todo. La masa de todos y cada uno de los neutrones ha disminuido. Escuchas cosas como la masa invariante, pero cuando se trata de la relatividad general, la masa varía. Ver wikipedia. De hecho, no se limita a la relatividad general. La masa de un átomo de hidrógeno es menor que la masa de un electrón más la masa de un protón. Y debido a que el electrón tiene menos masa que el protón, la mayor parte del déficit de masa puede atribuirse al electrón. Hace el papel del ladrillo.