Come possono le stelle di neutroni avere atmosfere gassose?

Le stelle di neutroni possono avere piccole atmosfere. Tuttavia, hanno anche una forza gravitazionale estremamente forte. Tutte le molecole di gas non dovrebbero essere attratte sulla superficie della stella e diventare solidi sotto l'immensa pressione?

Forse sto pensando a questo nel modo sbagliato, ma non vedo come sia possibile.

— Sir Cumference
fonte

Atmosfere spesse 4 pollici. :-)

— userLTK

@userLTK Sembra ancora assurdo che la materia così vicina alla stella sia gassosa.

— Sir Cumference,

Cosa intendi per grandi atmosfere? Se intendi le magnetosfere, bene l'indizio è nel nome. La gravità non è l'unica forza che agisce.

— Rob Jeffries,

@RobJeffries Sì, ha fatto un errore dicendo "grande". Intendevo le piccole atmosfere gassose che circondavano le stelle di neutroni.

— Sir Cumference,

Come fonte: chandra.harvard.edu/press/09_releases/press_110409.html Idrogeno ed elio si fondono sulla superficie per produrre carbonio. "Atmosphere" potrebbe essere un po 'vago, probabilmente è più un plasma denso, quasi solido. . . . ma sto indovinando.

— userLTK

La gravità è importante solo nella misura in cui è in grado di comprimere il materiale ad alte densità. La capacità di solidificazione di tale materiale dipende dalla competizione tra l'energia potenziale coulombica e l'energia termica delle particelle. Il primo aumenta con la densità, il secondo aumenta con la temperatura. Un plasma denso può essere comunque un gas se è abbastanza caldo.

Una formula approssimativa per l'altezza della scala esponenziale dell'atmosfera è dove è la temperatura del gas, è un'unità di massa atomica, è il numero di massa atomica unità per particella è la gravità della superficie, con .

h = \frac{K T}{μ m_{u} g},

$h = \frac{kT}{\mu m_u g},$

T

$T$

m_{u}

$m_u$

μ

$\mu$

g

$g$

g = G M / R^{2}

$g = GM/R^2$

Per una tipica stella di neutroni con km, , abbiamo m / s . L'atmosfera potrebbe essere una miscela di elio ionizzato ( ) o forse ferro ( ), quindi diciamo per semplicità. La temperatura sulla superficie della stella di neutroni cambierà nel tempo; in genere per una giovane pulsar, la temperatura della superficie potrebbe essere K. $R=10$ $M= 1.4M_{\odot}$ $g=1.86\times 10^{12}$ $^2$ $\mu=4/3$ $\mu = 56/27$ $\mu=2$ $10^{6}$

Questo dà mm. $h = 2$

Perché questo non è un "solido"? Perché l'energia termica delle particelle è più grande dell'energia di legame coulombico in qualsiasi reticolo solido che gli ioni potrebbero produrre. Questo non è il caso della superficie solida sotto l'atmosfera perché la densità cresce molto rapidamente (da kg / m a più di kg / m (dove la solidificazione avviene) solo pochi cm in, perché l'altezza della scala è così piccola. Naturalmente aumenta anche la temperatura, ma non di oltre un fattore di circa 100. Successivamente, la densità è abbastanza alta per la degenerazione degli elettroni e il materiale diventa approssimativamente isotermico e ad una piccola profondità la "temperatura di congelamento" scende al di sotto della temperatura isotermica. $10^{6}$ $^{3}$ $10^{10}$ $^{3}$

— Rob Jeffries
fonte

μ

$\mu$

m_{u}

$m_u$

m_{u} = 1.67 \times 10^{- 27}

$m_u = 1.67\times 10^{-27}$

μ

$\mu$

Quindi in termini di laici ... Quella roba è troppo calda per essere considerata solida o addirittura liquida. Freddo.

— Renan,

@zibadawatimmy se vuoi andare con quella definizione, allora non c'è gas. È tutto ionizzato.

— Rob Jeffries,

@RBarryYoung Neutronio è una parola fantascientifica inventata. Le stelle di neutroni hanno croste di nuclei ricchi di neutroni accompagnate da elettroni degeneri. Il cm esterno è un gas non degenerato di composizione incerta, ma una cosa che non è è neutroni liberi.

— Rob Jeffries,