¿Cómo aparecería realmente una estrella de neutrones?

Después de haber visto muchas imágenes producidas por artistas de estrellas de neutrones y planetas que orbitan algunas de ellas, me preguntaba cómo se vería un púlsar ante un ser humano, en luz visible (suponiendo que la radiación intensa, etc., no nos mate en el proceso) .

Según tengo entendido, el haz del púlsar se proyecta desde los polos magnéticos de la estrella en lugar de los polos rotacionales, que no están necesariamente alineados entre sí. Dado que los púlsares giran extremadamente rápido y el haz podría ser visible a través de grandes distancias, como si estuviera brillando a través de la nebulosa del púlsar, ¿aparecería como una línea recta, una línea curva o tal vez un cono? Esto supone que el haz se puede ver en luz visible.

Dada la increíble densidad de las estrellas de neutrones y sus pequeños tamaños físicos, ¿se distorsionaría visiblemente el cielo nocturno hasta el punto donde (por ejemplo) justo después del atardecer en un planeta hipotético, uno podría observar otros planetas cerca o detrás de la estrella que de otra manera ser bloqueado por ella?

Dadas sus pequeñas áreas de superficie, ¿una estrella de neutrones seguiría apareciendo tan luminosa como, por ejemplo, el Sol, a una distancia similar? ¿Qué tan cerca tendrías que llegar a una estrella de neutrones para que su magnitud aparente coincida con la del Sol desde la Tierra?

Su pregunta es demasiado general, necesita obtener ejemplos específicos.

Primero, muy pocas estrellas de neutrones son púlsares. Los púlsares son o bien una fase breve durante el spin-down de un pulsar en el inicio de la vida de una estrella de neutrones, o que son el producto de la spin- arriba de una estrella de neutrones en un sistema binario. La mayoría de las estrellas de neutrones caen en ninguna de estas categorías.

Una estrella de neutrones estándar se verá como cualquier otra estrella a una temperatura similar. La mayoría de ellos estarán muy calientes, 100,000 K o más, aunque las historias de enfriamiento de las estrellas de neutrones aún son inciertas y dependen de alguna física exótica. Tal objeto es "blanco candente": emite radiación de cuerpo negro en todas las frecuencias visibles para el ojo (así como mucho más en las longitudes de onda UV).

¿Qué tan cerca tendrías que estar para que su luminosidad / magnitud aparente coincida con el Sol? Bueno, eso depende del tamaño y la temperatura de la estrella de neutrones. Se cree que la mayoría tiene un diámetro de 20 km. La forma en que haría el cálculo es igualar el flujo radiativo del cuerpo negro por unidad de área a una distancia dada a la constante de radiación solar de aproximadamente 1300 W por metro cuadrado. Sin embargo, hay dos arrugas para una estrella de neutrones: Primero, la radiación se desplaza hacia el rojo gravitacionalmente, por lo que la temperatura que medimos es menor que la temperatura en la superficie. En segundo lugar, la relatividad general nos dice que podemos ver más que un hemisferio de la estrella de neutrones, es decir, podemos ver alrededor de la parte posterior, y esto aumenta el flujo que observamos. Estos son aproximadamente el factor de dos efectos, por lo que solo para obtener una estimación del orden de magnitud,$T=10^{5}$

$d$

$r=10$$d=7 \times 10^{8}$$T=10^6$$d \sim 1$

$\sim 0$

Para recurrir a los púlsares. Tenga en cuenta que la radiación pulsada no tiene un componente óptico y la radiación óptica de impulsos se ha visto a partir de una serie de púlsares. La emisión del sincrotrón óptico parecería ser un brillo periódico e intenso del púlsar, a medida que el rayo atraviesa la línea de visión. Si no estuviera en la línea de visión, entonces no vería la emisión óptica pulsada. Si pudieras observar el rayo que pasa a través de la nebulosidad o algún otro medio alrededor del púlsar, entonces sí puede haber algunos efectos que podrías ver en términos de ionización o luz dispersa proveniente del camino del rayo.

$\sim 2 \times 10\ km/1\ au \sim 10^{-7}$

La evidencia de que un Pulsar se verá como un cuerpo negro con una temperatura alta no está respaldada por la evidencia. Mediciones ópticas del pulsar del cangrejo muestran un espectro plano ver esto . Esto se debe a que la emisión óptica proviene de la radiación sincrotrón en lugar de la superficie caliente.

Los resultados recientes de Gaia DR2 incluyen el Cangrejo Pulsar como DR23403818172572314624, este tiene un color BP-RP de 1.0494 que equivale a una temperatura de alrededor de 5,100 K del diagrama DR2 HR. Esto es muy similar a la temperatura que se muestra en los datos DR2. Esto debe usarse con precaución ya que la calibración es para una estrella con una atmósfera de 'Cuerpo negro' en lugar de una 'atmósfera' que irradia debido a la radiación sincrotrón. Vea esto para los datos completos de DR2.

No sabemos qué tan grande es la 'atmósfera' radiante, pero una idea aproximada podría calcularse a partir de los datos DR2 en el enlace de arriba. Sin embargo, la incertidumbre del paralaje (distancia) es bastante grande, por lo que necesitaría una mejor medición de distancia.

Puedo dar una respuesta, pero agradezco la corrección.

Me preguntaba cómo le parecería un púlsar a un ser humano, en luz visible

No se vería mucho en el espectro de luz visible a menos que hubiera una nebulosa significativa, entonces podríamos ver el efecto del púlsar en la nebulosa, pero no el púlsar en sí. Los rayos X y las ondas de radio no son visibles, y si el púlsar no fuera dirigido a nosotros, no lo veríamos pasar a través del espacio vacío.

Las estrellas de neutrones son generalmente demasiado calientes para que las veamos. Si uno se enfriara significativamente, tal vez a 10 o 20 mil grados en la superficie, entonces podría brillar visiblemente azul y parecer la estrella más brillante del cielo, todavía solo un punto en el cielo, pero el punto más brillante en el cielo a 1 AU.

Pero sobre todo son demasiado calientes para brillar con luz visible.

Lo que puede ver desde 1 UA de una estrella de neutrones podría ser el disco de acreción. La materia que cae en una estrella de neutrones se calienta mucho y la energía si el impacto es mucho mayor que la energía de la fisión, por lo que a medida que la materia se acerca a la estrella de neutrones y entra en espiral, probablemente estés hablando de rayos X y rayos gamma, pero Es posible que vea un disco de acreción visiblemente brillante a cierta distancia, tal vez en una órbita en descomposición gradual. En efecto, lo que podría ver dependería de lo que esté alrededor de la estrella de neutrones de lo que dependería de la estrella misma.

Según tengo entendido, el haz del púlsar se proyecta desde los polos magnéticos de la estrella en lugar de los polos rotacionales, que no están necesariamente alineados entre sí. Dado que los púlsares giran extremadamente rápido y el haz podría ser visible a través de grandes distancias, como si estuviera brillando a través de la nebulosa del púlsar, ¿aparecería como una línea recta, curva o tal vez un cono?

El problema aquí es que no puedes ver el rayo. Ves la luz apuntando hacia ti, no puedes ver un haz de luz en el espacio (incluso si es luz visible).

Puede ver un rayo que no apunta hacia usted en la atmósfera debido al reflejo del polvo y las moléculas de agua en el aire.

(ver foto pequeña)

En el espacio, la materia está mucho más extendida. Es cierto que un púlsar puede iluminar parte de una nebulosa, aunque la nebulosa también puede brillar por sí misma de todos modos (no estoy 100% seguro de eso), pero una nebulosa es muy grande y muy dispersa. Para verlo a simple vista, no creo que verías mucho más que quizás un gran resplandor.

Si pudieras ver un haz de púlsar, la luz tarda 8 minutos para que la luz viaje 1 UA, y un púlsar puede girar cientos de veces, quizás miles de veces en 8 minutos, por lo que si pudieras ver el haz, sería enormemente curvado, como una espiral. La luz en sí misma viajaría en línea recta, pero dado que la fuente de luz giraba rápidamente, se vería así (imagen a continuación), si hubiera suficiente material para que la luz se refleje (lo que probablemente no habría, no dentro de 1 AU).

En realidad, no se vería nada así, pero si pudieras ver el rayo, así sería. Lo que parece esa espiral desde un solo punto es un púlsar, apagado, encendido, apagado, encendido, apagado, encendido, etc.

Además, la luz nunca viaja en espiral, viaja en línea directa lejos del Pulsar, pero como la espiral de agua aquí , que cae en línea recta, pero parece que cae en espiral (si eso tiene sentido )

Dada la increíble densidad de las estrellas de neutrones y sus pequeños tamaños físicos, ¿se distorsionaría visiblemente el cielo nocturno hasta el punto donde (por ejemplo) justo después del atardecer en un planeta hipotético, uno podría observar otros planetas cerca o detrás de la estrella que de otra manera ser bloqueado por ella?

Bueno, para empezar, sin un sol allí, los planetas probablemente no serían visibles. Si la estrella de neutrones brillaba intensamente debido a un disco de acreción caliente, no podría ver nada detrás de ella porque el brillo de la misma haría que ver la luz doblada a su alrededor palideciera en comparación.

Ahora, si la estrella de neutrones era oscura, para nuestros ojos, entonces podríamos ver lentes de gravedad alrededor de ella, pero las estrellas, no los planetas, porque los planetas serían oscuros. (La luna también estaría muy oscura, visible más por lo que bloquea que por lo que brilla). Sin embargo, la lente sería bastante pequeña. Las lentes visibles solo serían unas veces el diámetro de la estrella de neutrones, tal vez 100 millas de diámetro, lo que, a 93 millones de millas de distancia, es realmente pequeño. Es posible que vea una deformación extraña de una estrella aquí o allá cuando está correctamente alineada, pero para ver cualquier lente visible interesante necesitaría un telescopio bastante potente.

Dadas sus pequeñas áreas de superficie, ¿una estrella de neutrones seguiría apareciendo tan luminosa como, por ejemplo, el Sol, a una distancia similar? ¿Qué tan cerca tendrías que llegar a una estrella de neutrones para que su magnitud aparente coincida con la del Sol desde la Tierra?

Un poco tocado en esto arriba. La estrella de neutrones puede emitir mucha energía en su haz de púlsar, pero en su mayoría son rayos X, no luz visible. Lo brillante que sea dependerá de la cantidad de material que esté cayendo en él en ese momento, por lo que no hay una respuesta correcta a qué tan cerca debería estar la Tierra para tener el mismo brillo. También es un tipo diferente de brillo, principalmente luz no visible. Pero no hay forma de responder esa pregunta porque depende de muchas cosas.

Cuando se acaba de formar una estrella de neutrones (que generalmente ocurre después de una supernova, por lo que se libera una enorme energía), pero cuando la estrella se forma, tiene entre 12 y 15 millas de diámetro, pero la temperatura de la superficie puede (adivinar) quizás mil millones de grados, aunque se enfría muy rápido Una estrella de neutrones muy joven podría emitir más energía a nuestro sol, aunque gran parte de ella estaría en neutrinos que pasarían en gran medida por la Tierra. Pero ese nivel de producción de energía no duraría mucho. Se enfriaría a aproximadamente un millón de grados en unos pocos años. Fuente .

Si suponemos que la superficie del púlsar es como la de otras estrellas de neutrones, a menos que el rayo apunte hacia usted, se verá como otras estrellas de neutrones. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) es una de las pocas estrellas de neutrones que podemos ver en longitudes de onda ópticas. Tiene una magnitud visual de 25,6 en pa61 parsecs (la magnitud visual aparente del Sol a esa distancia sería de aproximadamente 8,75). Al girar las bielas obtengo una magnitud visual absoluta MV de 21.67 y una luminosidad visual de ≈.00000018. Tomando la raíz cuadrada, necesitaría estar a aproximadamente 0,00043 UA de distancia, o aproximadamente una décima parte del diámetro del Sol para que sea tan brillante como el Sol desde la Tierra, visualmente. Con solo 14 km de diámetro, sería muy pequeño, aproximadamente un 4,7% del diámetro aparente del Sol, no mucho más que un punto. Pero como se señaló anteriormente, la luminosidad real, bolométrica, de la estrella de neutrones sería mucho, mucho mayor. Una persona que lo mira (sin protección) desde esa distancia se cegará y se fríe en poco tiempo. También podría estar lo suficientemente lejos de la gravedad a esa distancia que los efectos relativistas que atenúan la estrella serían menores y la estrella parecería aún más brillante. Y uno podría notar algunos efectos de marea también. Esta situación requiere el "Casco de productos generales" que Larry Niven usó para su historia, "¡Estrella de neutrones!"