Forma de estrellas de neutrones

He oído que cuanto más gira un objeto, menos es una verdadera esfera. 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?

rotation neutron-star

— kingW3
fuente

Tenga en cuenta que a medida que se reduce, la 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.

— userLTK

Tenga en cuenta que las estrellas de neutrones generalmente tienen fuertes campos magnéticos, y parece que en casos extremos el campo magnético puede inducir distorsión de la forma. Según Kazuo Makishima et al., La distorsión puede ser suficiente para "deformar el magnetar en una forma prolada, como una pelota de fútbol, que se tambalea a medida que gira".

— PM 2Ring

Ver astronomy.stackexchange.com/questions/10376/…

— Rob Jeffries

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.

— kingW3

Respuestas:

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

Encontré un artículo 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 un modelo único para una ecuación de estado (EOS es la abreviatura que se usa típicamente) es solo un problema.

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

Recuerde que para ser útil, un papel tiene que proporcionar no solo un modelo de cuál podría ser la forma, sino que también alguien tiene que 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 más útiles y mediciones que nos ayuden a investigar el interior de las estrellas de neutrones.

Entonces esta es una pregunta abierta, creo.

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

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

— StephenG
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Mejor si da un orden de estimación de la magnitud de la importancia de estas consideraciones. La estrella de neutrones giratoria más rápida tiene un período de 1,4 ms.

— Rob Jeffries

En la primera sección del artículo que relacioné, citan deformaciones fraccionarias como típicamente

, quizás

en casos especiales y en casos extremos hasta

. Sin embargo, otro artículo ofrece un análisis basado en la rigidez de la corteza y una deformación muy pequeña para una estrella de neutrones en particular. El artículo 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 por parte de miembros mejor informados.

10^{- 5}

$10^{-5}$

10^{- 4}

$10^{-4}$

10^{- 3}

$10^{-3}$

— StephenG

Creo que ese era el punto que quería que hicieras. Una estrella de neutrones en rotación máxima tiene un período de rotación de 0.3 ms. Incluso las estrellas de neutrones rotativas más rápidas conocidas son mucho más lentas que esto. Entonces, a la vista, serían esféricos. El cambio de forma es muy sutil.

— Rob Jeffries

Aún no llego al punto. ¿Qué período de rotación corresponde a "típicamente"?

— Rob Jeffries

@ 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.

— StephenG

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

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

— dantopa
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10% suena extremo. ¿Para qué período de rotación sería?

— Rob Jeffries

@Rob Jeffries: perseguiré la referencia y la enviaré. Me encantaría otra opinión.

— dantopa

-1

Lógicamente hablando, deberían ser esféricos ya que las cosas con mayor gravedad tienden a colapsar en esferas. Las estrellas de neutrones son extremadamente densas y tienen alta gravedad. Sin embargo, hasta donde sabemos, también giran extremadamente rápido (por ejemplo, Pulsars). Debería ser que cuanto más rápido giren, más se parecerán a un disco (como una elipse o una ligera posibilidad de más disco en casos extremos). Por lo tanto, dependiendo de la velocidad de rotación, esfera para una velocidad de rotación de no a bastante alta, elipse para una alta velocidad de rotación, o posiblemente incluso un disco para una velocidad de rotación extremadamente alta. Aquí hay espacio para el debate, pero así es como lo veo lógicamente.

Editar: Por elipse, me refiero a una elipse tridimensional, como un huevo, pero "aplastada para el otro lado". Básicamente, una esfera que se ha extendido sobre 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.

— Jonathan
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Esta respuesta no agrega nada.

— theonlygusti

Nunca verás una estrella de neutrones en forma de disco. Estoy bastante seguro de que una estrella de neutrones rotaría más rápido que la velocidad de la luz en ese punto y que durante mucho tiempo se habría separado antes de acercarse a ese punto.

— zephyr

@zephyr Puede que tengas razón, por eso dije que posiblemente tiene forma de disco (no estoy seguro si alguna vez pueden o forman esa forma. Las esferas y cada vez más una elipse, más anchas en el ecuador con velocidades de rotación más altas deberían ser lo que se observa. Sería interesante saber si pueden rotar lo suficientemente rápido como para formar un disco o si eso excedería la velocidad de la luz como usted menciona.

— Jonathan

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.

— David Richerby

@Rob Jeffries Me refería básicamente a una elipse 3D, ¡buena captura! Edité mi respuesta en consecuencia.

— Jonathan