Una stella di neutroni deve avere una massa minima di almeno 1,4x masse solari (cioè 1,4x di massa del nostro Sole) per diventare in primo luogo una stella di neutroni. Vedi il limite di Chandrasekhar su Wikipedia per i dettagli.
Una stella di neutroni si forma durante una supernova , un'esplosione di una stella che è almeno 8 masse solari.
La massa massima di una stella di neutroni è di 3 masse solari. Se diventa più massiccio di così, allora crollerà in una stella di quark e poi in un buco nero.
Sappiamo che 1 elettrone + 1 protone = 1 neutrone;
1 neutrone = 3 quark = up quark + down quark + down quark;
1 protone = 3 quark = up quark + up quark + down quark;
Una supernova produce una stella di neutroni (tra 1,4 e 3 masse solari), una stella di quark (circa 3 masse solari) o un buco nero (maggiore di 3 masse solari), che è il nucleo collassato rimanente della stella.
Durante una supernova, la maggior parte della massa stellare viene espulsa nello spazio, formando elementi più pesanti del ferro che non possono essere generati attraverso la nucleosintesi stellare, perché oltre al ferro, la stella richiede più energia per fondere gli atomi di quanto non ritorni.
Durante il crollo della supernova, gli atomi nel nucleo si dividono in elettroni, protoni e neutroni.
Nel caso in cui la supernova si traduca in un nucleo di stella di neutroni, gli elettroni e i protoni nel nucleo vengono uniti per diventare neutroni, quindi la stella di neutroni di 20 km di diametro appena nata contenente tra 1,4 e 3 masse solari è come un nucleo atomico gigante contenente solo neutroni.
Se la massa della stella di neutroni viene quindi aumentata, i neutroni diventano degeneri, rompendosi nei loro quark costituenti, quindi la stella diventa una stella di quark; un ulteriore aumento della massa provoca un buco nero.
Il limite di massa superiore / inferiore per una stella di quark non è noto (o almeno non riuscivo a trovarlo), in ogni caso, è una banda stretta attorno a 3 masse solari, che è la massa minima stabile di un buco nero.
Quando parli di un buco nero con una massa stabile (almeno 3 masse solari), è bene considerare che sono disponibili in 4 gusti: a carica rotante , a carica continua , a carica non rotante, a non rotazione .
Ciò che vedremmo visivamente durante la trasformazione sarebbe un duro lampo di radiazione. Questo perché durante il crollo, le particelle sulla / vicino alla superficie hanno il tempo di emettere radiazioni forti mentre si rompono prima di entrare nell'orizzonte degli eventi; quindi questa potrebbe essere una delle cause dei lampi di raggi gamma (GRB).
Sappiamo che gli atomi si scompongono in protoni, neutroni, elettroni sotto pressione.
Sotto più pressione, i protoni e gli elettroni si combinano in neutroni.
Sotto una pressione ancora maggiore, i neutroni si scompongono in quark.
Sotto una pressione ancora maggiore, forse i quark si scompongono in particelle ancora più piccole.
Alla fine la particella più piccola è una stringa : anello aperto o chiuso, e ha una lunghezza di Planck, che è di molti ordini di grandezza più piccola di un quark. se una stringa viene ingrandita in modo che sia lunga 1 millimetro, un protone avrebbe un diametro che si adatterebbe perfettamente tra il Sole e Epsilon Eridani, a 10,5 anni luce di distanza; ecco quanto è grande un protone rispetto a una stringa, quindi puoi immaginare che ci siano forse alcune cose intermedie tra quark e stringhe.
Attualmente sembra che saranno necessari alcuni decenni in più per capire tutta la matematica nella teoria delle stringhe, e se c'è qualcosa di più piccolo delle stringhe sarà necessaria una nuova teoria, ma finora la teoria delle stringhe sembra buona; vedere il libro Elegant Universe di Brian Greene.
Una stringa è pura energia ed Einstein ha affermato che la massa è solo una forma di energia, quindi il collasso in un buco nero rompe davvero la struttura di energia che dà l'apparenza di particelle massa / materia / barionica e lascia la massa nella sua forma più semplice forma, stringhe aperte o chiuse, cioè energia pura legata dalla gravità.
Sappiamo che i buchi neri (che non sono realmente buchi o singolarità, in quanto hanno massa, raggio, rotazione, carica e quindi densità, che varia con il raggio) possono evaporare , rinunciando alla loro intera massa sotto forma di radiazione, dimostrando così sono in realtà energia. L'evaporazione di un buco nero si verifica se la sua massa è inferiore alla massa minima di un buco nero stabile, che è 3 masse solari; l' equazione del raggio di Schwarzschild ti dice persino quale sia il raggio di un buco nero e la sua massa, e viceversa.
Quindi potresti trasformare tutto quello che vuoi, come la tua matita, in un buco nero se lo desideri, e puoi comprimerlo nella dimensione richiesta affinché diventi un buco nero; è solo che si trasformerebbe immediatamente (evaporerà) completamente in un lampo di radiazione dura, perché una matita è inferiore alla massa stabile del buco nero (3 masse solari).
Questo è il motivo per cui l'esperimento del CERN non avrebbe mai potuto creare un buco nero per ingoiare la Terra - un buco nero subatomico, anche uno con la massa di tutta la Terra, o il Sole, sarebbe evaporato prima di ingoiare qualcosa; non c'è abbastanza massa nel nostro sistema solare per creare un buco nero stabile (3 masse solari).
Un modo semplice per una stella di neutroni di diventare più massiccio per poter trasformarsi in un buco nero è far parte di un sistema binario, dove è abbastanza vicino a un'altra stella che la stella di neutroni e la sua coppia binaria orbitano a vicenda e la stella di neutroni sifona il gas dall'altra stella , guadagnando così massa.
Ecco un bel disegno che mostra esattamente questo.
La materia che cade in un buco nero viene accelerata verso la velocità della luce. Man mano che viene accelerato, la materia si scompone in particelle subatomiche e radiazioni dure, cioè raggi X e raggi gamma. Un buco nero in sé non è visibile, ma è visibile la luce proveniente dalla materia in caduta che viene accelerata e suddivisa in particelle. I buchi neri possono anche causare un effetto lente gravitazionale sulla luce delle stelle / galassie di sfondo.
