Forma de las estrellas de neutrones

Escuché que cuanto más gira un objeto, menos esfera verdadera es. Usando esta lógica, la mayoría de las estrellas de neutrones estarían lejos de ser esféricas, en general, ¿qué forma tienen la mayoría de las estrellas de neutrones?

Considere que a medida que se encoge, su gravedad también aumenta, por lo que hay dos efectos que funcionan uno contra el otro, la rotación más rápida quiere estirar el ecuador, el aumento de la gravedad funciona en contra de eso.
Tenga en cuenta que las estrellas de neutrones generalmente tienen fuertes campos magnéticos y parece que, en casos extremos, el campo magnético puede inducir la distorsión de la forma. Según Kazuo Makishima et al , la distorsión puede ser suficiente para "deformar el magnetar en una forma alargada, como una pelota de fútbol, ​​que se tambalea mientras gira".
Entonces, en general, las estrellas de neutrones no están tan lejos de una esfera ya que la gravedad domina la rotación, por lo que la mayor parte de la deformación proviene de la relatividad, es decir, por la contracción de la longitud.

Respuestas (3)

No creo que encuentre una sola forma acordada para una estrella de neutrones en rotación, sobre todo porque no tenemos un modelo único acordada para la ecuación de estado del material en una estrella de neutrones (que es más compleja que la el nombre sugiere).

Encontré un documento disponible abiertamente (estoy seguro de que hay más) que le dará una idea aproximada de la complejidad de modelar la forma de las estrellas de neutrones. Como verá, la dificultad de no tener un modelo único para una ecuación de estado (EOS es la forma abreviada que se usa normalmente) es solo un problema.

Creo que "elipsoide" debe considerarse como una aproximación, aunque no es algo que consideraría escrito en piedra.

Recuerde que para ser útil, un documento debe proporcionar no solo un modelo de lo que podría ser la forma, sino que también alguien debe proporcionar una forma de medir esto, lo cual es un desafío. Creo que una de las esperanzas para la nueva era de la astronomía de ondas gravitacionales es poder (eventualmente) hacer mediciones más útiles que nos ayuden a investigar el interior de las estrellas de neutrones.

Así que esta es una pregunta abierta, creo.

@ Rob-Jeffries hizo una pregunta en un comentario sobre los números típicos de la deformación, y respondí en un comentario, pero el sistema puede eliminar los comentarios, por lo que estoy agregando esa información como una edición:

En la primera sección del documento al que me vinculé, citan deformaciones fraccionarias como típicamente 10 − 5 , tal vez 10 − 4 en casos especiales y en casos extremos hasta 10 − 3 . Sin embargo, otro artículo brinda un análisis basado en la rigidez de la corteza y una deformación muy pequeña para una estrella de neutrones en particular. El documento que inicialmente me gustó describe un límite superior basado en consideraciones de ondas gravitacionales, creo, en lugar de un análisis general.

Mejor si diera una estimación del orden de magnitud de la importancia de estas consideraciones. La estrella de neutrones que gira más rápido tiene un período de 1,4 ms.
En la primera sección del documento al que me vinculé, citan deformaciones fraccionarias como típicamente 10 − 5 , tal vez 10 − 4 en casos especiales y en casos extremos hasta 10 − 3 . Sin embargo , otro artículo brinda un análisis basado en la rigidez de la corteza y una deformación muy pequeña para una estrella de neutrones en particular. El documento que inicialmente me gustó describe un límite superior basado en consideraciones de ondas gravitacionales, creo, en lugar de un análisis general. Me interesaría saber más sobre esto de miembros mejor informados.
Creo que ese era el punto que quería que hicieras. Una estrella de neutrones que gira al máximo tiene un período de rotación de 0,3 ms. Incluso las estrellas de neutrones que giran más rápido conocidas son mucho más lentas que esto. Entonces, para mirar, serían esféricos. El cambio de forma es muy sutil.
Todavía no voy al grano. ¿Qué período de rotación corresponde a "típicamente"?
@rob-jeffries: nunca he visto una distribución para los períodos de rotación de las estrellas de neutrones, por lo que no me gustaría dar un valor "típico". Me interesaría ver tal distribución, de hecho.

La comprensión actual es que la estrella es un esferoide achatado . A continuación se muestra un ejemplo extremo.

esferoide achatado

Para una estrella de neutrones, la diferencia entre el diámetro polar y el diámetro ecuatorial es de alrededor del 10 % y se parecería más a esto:

neutrón

10% suena extremo. ¿Para qué período de rotación sería?
@Rob Jeffries: Buscaré la referencia y la enviaré. Me encantaría otra opinión.

Hablando lógicamente, deberían ser esféricos ya que las cosas con mayor gravedad tienden a colapsar en esferas. Las estrellas de neutrones son extremadamente densas y tienen una alta gravedad. Sin embargo, hasta donde sabemos, también giran extremadamente rápido (por ejemplo, pulsares). Debería ser que cuanto más rápido giren, más parecidos a un disco se volverían (como una elipse o una ligera posibilidad de más de un disco en casos extremos). Entonces, dependiendo de la velocidad de rotación, una esfera para una velocidad de rotación nula o bastante alta, una elipse para una velocidad de rotación alta o posiblemente incluso un disco para una velocidad de rotación extremadamente alta. Aquí hay espacio para el debate, pero así es como yo lo veo lógicamente.

Editar: por elipse, me refiero a una elipse tridimensional, como un huevo, pero "aplastada hacia el otro lado". Básicamente, una esfera que se ha estirado en su ecuador. Cuanto más rápido gira, más debe deformarse (estirarse a lo largo del ecuador). La respuesta de Dantopia muestra la forma que estoy describiendo.

Esta respuesta no agrega nada.
Nunca vas a ver una estrella de neutrones en forma de disco. Estoy bastante seguro de que una estrella de neutrones estaría girando más rápido que la velocidad de la luz en ese punto y se habría desintegrado mucho antes de acercarse a ese punto.
@zephyr Puede que tenga razón, por eso dije que posiblemente tenga forma de disco (no estoy seguro de si alguna vez pueden o forman esa forma. Las esferas y cada vez más una elipse, más ancha en el ecuador con velocidades de rotación más altas debería ser lo que se observa. Sería Sería interesante saber si pueden girar lo suficientemente rápido como para formar un disco o si eso superaría la velocidad de la luz como mencionas.
Y, en la dirección opuesta, no verá una estrella de neutrones sin rotación, ya que la estrella de neutrones todavía tiene el momento angular del núcleo de la estrella colapsada, lo que siempre dará como resultado un giro extremadamente rápido.
@Rob Jeffries Me refería básicamente a una elipse 3D, ¡buena captura! Edité mi respuesta en consecuencia.
@theonlygusti No estoy de acuerdo con que mi respuesta no agregue nada. Mostrando la relación (esfera a velocidad de rotación 0), y cada vez más estirada hacia afuera a medida que aumenta la velocidad de rotación, no se mencionó en ningún otro lugar que vi...
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