Спросите Итана №79: самая маленькая нейтронная звезда

https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-79-the-tiniest-neutron-star-e5808e8fa328#.vc2ink9wf
  • Перевод
Что будет, если отломить кусочек от нейтронной звезды?

Представьте, каково это, заснуть и не проснуться… А теперь представьте, каково это, проснуться, если ты не засыпал.
— Алан Уоттс


Иногда самые интересные эксперименты в физике можно проделывать только в своём воображении. Несмотря на физические ограничения, не позволяющие нам отправиться куда угодно, разрезать и детально изучить любой интересующий нас объект Вселенной, наше понимание материи – во всех её проявлениях – и законов, управляющих ею, продвинулось достаточно далеко.



На этой неделе мне сложно было выбрать самый интересный вопрос, но я остановился на этом взрывающем мозг вопросе от Руи Карвалхо, который звучит так:
Если бы мы отломили кусочек нейтронной звезды (кубический сантиметр) и удалили бы его от неё, что бы с ним случилось?


Что же это за звёзды такие – нейтронные?



Судя по названию, это шары из нейтронов, связанных вместе благодаря сильнейшему гравитационному притяжению, массой примерно равной массе звезды типа Солнца. Но это, конечно же, полная ерунда, поскольку нейтроны не могут долго существовать. Можно взять любую интересующую вас частицу, изолировать и посмотреть, что случится. Для трёх частиц, составляющих большую часть нормальной материи – протонов, нейтронов и электронов – результаты будут сильно отличаться.



Электроны – это фундаментальные и наилегчайшие стабильные частицы с электрическим зарядом. Насколько нам известно, они абсолютно стабильны и не распадаются.

Протоны – это составные частицы, состоящие из кварков и глюонов. В принципе они могут распадаться и мы попробовали исследовать этот вопрос. Мы построили огромные ёмкости, наполненные отдельными протонами – в каждом по 1033 протонов – и ждали годы, чтобы посмотреть, не распадётся ли какой из них. Спустя десятки лет мы выяснили, что даже если протон и нестабилен, его период полураспада составляет не менее 1035 лет, или в 1025 раз больше возраста Вселенной. Судя по всему, они тоже абсолютно стабильны.

Но не нейтроны! Если пронаблюдать за свободным нейтроном, он, скорее всего, исчезнет минут через 15, распадаясь на протон, электрон и антинейтрино (его период полураспада составляет 10 минут).



И как же тогда нам получить такой объект, как нейтронная звезда?

Существует разница между свободным и связанным нейтроном, из-за чего многие элементы и изотопы не распадаются: когда ядро связано, в нём есть определённое количество связывающей энергии, достаточное, чтобы сохранять нейтроны стабильными.



В случае стабильных элементов некоторые конфигурации оказываются стабильнее других, а всего стабильных вариантов существует примерно 254. Не исключено, что на больших временных масштабах некоторые из них окажутся нестабильными – мы такого просто ещё не обнаружили. Но они не особенно тяжёлые и не содержат очень уж много нейтронов. Самый тяжёлый стабильный элемент – свинец, за номером 82, с четырьмя известными стабильными изотопами: Pb-204, Pb-206, Pb-207 и Pb-208.

Итак, из всех известных стабильных элементов, самым тяжёлым оказывается ядро с 82 протонами и 126 нейтронами.



Но это если предположить, что связывают частицы ядерные силы. А в случае нейтронной звезды за это отвечает кое-что другое. Чтобы разобраться, давайте поймём, как возникает нейтронная звезда.

Самые массивные звёзды – самые яркие и голубые, родившиеся в молодых звёздных кластерах – синтезируют в своих ядрах гелий из водорода, как и все молодые звёзды. Но в отличие от таких звёзд, как Солнце, у них уходит на сжигание всего горючего не миллиарды лет, а несколько миллионов, или даже меньше, поскольку сверхвысокие температуры и плотности приводят к очень большой скорости синтеза.

Когда у них заканчивается водород, внутренности начинают сжиматься и разогревать звезду. По достижению критической температуры в звезде начинается синтез углерода из гелия, что приводит к ещё более активному выходу энергии.

Всего через несколько тысяч лет заканчивается и гелий, и внутренности ещё сильнее сжимаются, разогреваясь до температур, которых ядро Солнца никогда не достигнет. В таких экстремальных условиях начинается синтез кислорода из углерода, а затем, в последующих реакциях, из кислорода получаются кремний и сера, из кремния – железо, а затем у нас появляется проблема.



Железо – самый стабильный элемент. Обладая 26 протонами и 30 нейтронами, оно получает самое высокое отношение связывающей энергии на один нуклон, а это значит, что все остальные комбинации менее стабильны. (По некоторым параметрам никель-62 чуть более стабилен, но для простоты мы остановимся на железе-56). Конечно, существуют элементы и тяжелее железа, но создаются они не синтезом из железа. Когда ядро наполняется железом, оно начинает сжиматься под воздействием гравитации, а топлива для сгорания больше нет. И остаётся невероятно горячая и плотная плазма, которая постоянно разогревается и уплотняется.

По достижению критического значения – сюрприз – начинается синтез из электронов и протонов, что приводит к появлению нейтронов, нейтрино и энергии!



Эта реакция производит столько энергии, что во взрыве сверхновой уничтожается весь верхний слой звезды, поскольку синтез электронов и протонов в нейтроны и нейтрино занимает всего несколько секунд.



Внешним слоям на разлёт от звезды потребуются недели и месяцы, а ядро сжимается до шара из нейтронов под воздействием огромной силы, но не ядерной, а гравитационной.

Нейтронная звезда весит примерно как Солнце, а вся эта масса сконцентрирована в объёме радиусом всего несколько километров. Плотность звезды составляет 1019 килограмм на кубометр и это самый плотный трёхмерный объект из известных во Вселенной.



Чтобы нейтрон был стабильным и не распадался, связывающая его энергия должна превышать разницу масс нейтрона и протона, порядка 1МэВ, или 0,1% массы нейтрона. Нейтроны в ядре довольно просто сдерживать, а те, что на поверхности, будут находиться в наиболее разреженных условиях. Если масса нейтронной звезды будет равна солнечной, а радиус – 3 км, то связанный на поверхности нейтрон будет иметь 400 МэВ связывающей энергии: достаточно, чтобы не допустить его распад.

А что, если мы вытянем кубический сантиметр такой материи, как спрашивает Руи, из нейтронной звезды? Что мы получим?



К сожалению, гравитационная энергия связи нейтронов на поверхности составит лишь 0,07 эВ – слишком мало для того, чтобы удержать их от распада!

В реальной Вселенной встречаются аналогичные ситуации: когда нейтронные звёзды сталкиваются между собой. Большая часть материи сливается и образовывает чёрную дыру, но порядка 3% массы выбрасывается прочь. Вместо образования экзотической материи она быстро распадается и приводит к появлению большой части самых тяжёлых элементов периодической таблицы Менделеева. Если вас интересовало, откуда на Земле появились такие элементы, как золото, вот именно оттуда: от объединения нейтронных звёзд!



Так что, если извлечь небольшую массу нейтронов, она быстро распадётся на стабильные (или долгоживущие) элементы и изотопы из периодической таблицы, за время, не превышающее время жизни нейтрона, а скорее всего, гораздо быстрее.

А если бы мы захотели отломить кусок достаточный для того, чтобы на его поверхности нейтроны оставались стабильными? Для этого он должен быть радиусом не менее 200 метров.

Масса такого куска будет сравнимой с массой Сатурна и это лишь нижняя граница по массе, необходимой для достижения вашей цели. Всё, что будет иметь меньшую массу, распадётся.

Так что, даже если бы вы хотели верить, что молот Тора сделан из материи нейтронной звезды…




Физика этого не позволит. Он слишком маленький и гравитационная энергия связи будет слишком маленькой, в результате чего он подвергнется быстрому и катастрофическому радиоактивному распаду.

Спасибо за прекрасный вопрос, Руи, и я надеюсь, что если ты мечтаешь создать самую маленькую нейтронную звезду, ты начнёшь думать в крупном масштабе! Присылайте мне ваши вопросы и предложения для следующих статей.
Поделиться публикацией
Комментарии 58
    0
    Хмм. А получится ли оторвать вообще хоть что-то от нейтронной звезды, коль у неё сила притяжения ой-ёй-ёй? Тут, боюсь, одной «точки опоры» будет недостаточно.
      +1
      при рождении нейтронные звёзды вращаются с чудовищными скоростями, почти достигая скорости света на экваторе (и сплюснуты в блин, если смотреть сбоку). правда, потом довольно быстро замедляются до килогерца или меньше (лишняя энергия сбрасывается в излучение, звезда становится шаром, как на рисунках). но, теоретически, при косом столкновении двух очень молодых нейтронных звёзд куски, выбитые с экваториальных областей, будут иметь достаточно энергии, чтобы разлететься во все стороны.

      совсем не факт, что на практике за всё время существования вселенной такое событие хотя бы раз случилось в обозримой её части.
        0
        Т. е. есть вероятность что где то и летает двухсотметровая скала весом с Сатурн? Много можно придумать интересных способов употребления такому предмету)
          0
          Думаю, она довольно быстро испарится после столкновения. В смысле, нейтроны начнут распадаться.
            +1
            Суть как раз в том, что 200-метровая должна быть устойчива.
            А вот если меньше — то распадётся.
          –1
          НС не плющатся в блин. — масштабы маленькие, т.к. нейтронные звезды очень плотные и обладают жёсткой внешней корой. Речь идет о миллионных долях.

          Скорость вращения НС, не обязательно очень высока.

          Такие события, столкновения случаются достаточно часто в двойных системах, но заканчивются Чёрными дырами. с выделением ЭМ энергии, и гравитационных волн.

          Вообщем, взять немного НС-вещества, похоже не выдет…
          0
          Нейтронная звезда, всёж, не чёрная дыра (которая, кстати, гипотетический объект, т.к. нет доказательств существования — есть только наблюдения, свидетельствующие о существовании объектов, возможно (!) обладающих предпологаемыми нами характеристиками чёрной дыры), значит, теоретически, от неё можно что-то оторвать.
          Вот только, на сколько я помню, предпологается: кора (верхний слой) НЗ состоит из обычной материи, мантия — «нейтронной материи», что находится в ядре — есть разные предположения, споры идут и сейчас. Есть варианты, там либо «кварковая плазма», либо недоформировавшаяся чёрная дыра (угу).
          Получается, чтоб добыть кусочек «нейтронной материи», надо о-очень сильно постарасться, сумев пробить кору НЗ, а затем ещё как-то и улететь с неё.
          Тут вопрос не только в «точке опоры», но и в таком немалом количестве энергии (будем предпологать для простоты, что гравитация нам безразлична).
            +4
            которая, кстати, гипотетический объект, т.к. нет доказательств существования — есть только наблюдения, свидетельствующие о существовании объектов, возможно (!) обладающих предпологаемыми нами характеристиками чёрной дыры

            Немного уже осталось до доказательств.
            Сейчас установлено что диаметр Стрельца А* не превышает 44 млн. км, а для такой массы радиус Шварцшильда составляет всего 12 млн. км. И всем вроде как понятно, что в тот объём ничего кроме ЧД не влезет, а если и влезет, то в результате слияний опять получится ЧД.
            Ну и да, что про нейтронные звезды, что про ЧД — уже давно не принято употреблять «гипотетический объект». Это определение сейчас обычно употребляется, например, по отношению к бозонная, кварковым и преонным звездам.
          –1
          Т.е. мы взяли кубический сантиметр и как бы мгновенно телепортировали его далеко от звезды. А почему будет, как пишет Итан, лишь радиационный распад этого вещества, а не взрывообразное увеличение объёма? Ведь должен же быть очень и очень неслабый взрыв: гравитация больше не сдерживает, а запасённая энергия огромна, я так понимаю — куда больше, чем в ядрах урана или плутония, на распаде которых работает ядерная бомба. То есть, как я понимаю, такой кубический сантиметр, «разжавшись» из состояния «одно большое ядро атома» до «просто куча нейтронов», мог бы уничтожить всю планету чисто ударной волной, без учёта ионизации?

          Вообще интересно было бы посмотреть на обычную поверхность земли, если бы на неё пролился дождь из такого количества нейтронов, какое содержится в 1 куб.см нейтронной звезды (без учёта взрывной волны). Первые нейтроны просто полностью ионизируют вещество в объёме, а дальше? Новые нейтроны будут отражаться, или всё же как-то поглощаться? Понятно, будет сильный нагрев.
            0
            Видимо, нельзя вот так _мгновенно_ телепортировать. По чуть-чуть отрывайте, если сможете вообще.
              +1

              С чего им ионизировать обычную материю? У ниж же нет электрического заряда — соответственно они будут спокойно проходить через материю, которая для них почти прозрачна(без учета электронных оболочек с которыми нейтроны не взаимодействуют 99.999% нашей привычной материи это пустота), сталкиваясь только с ядрами атомов.
              А вот из-за взаимодействия с ядрами вся поверхность принявшая на себя такой "дождь" превратится в адский бульон из самых разнообразных радиоактивных элементов(если к ядрам стабильным изотопов добавить избыток нейтронов почти всегда образуются радиоактивные изотопы), которые уже начнут весело излучать всеми возможными видами в процессе распада — гамма, бета, альфа радиацией, вторичными нейтронами (и нейтрино до кучи).

                0
                Будет ударная ионизация, заряд не является необходимым фактором (гамма вон и частицей-то только условно является, а все равно).
                  0
                  Гамма как и любые фотоны легко взаимодействует с любыми электрическими зарядами, в т.ч. электронными оболочками нейтральных атомов.
                  А нейтроны — нет, для них оболочки прозрачны и есть только ядро — они не выбивают электроны с орбит (что и есть ионизация).
                  Даже нейтроны высоких энергий (десятки МэВ — скорости уже сравнимы со скоростью света) не вызывают ионизации вещества, а довольно легко проходя сквозь вещество на большую глубину вызывая ядерные превращения ядер, когда все-таки иногда сталкиваются с ними. И чем выше энергия (больше скорость) тем глубже успевают пройти до взаимодействия.
                  Есть правда вторичная косвенная ионизация — после взаимодействия с ядром то может потерять часть электронов. Но это на порядок слабее эффект чем от любых заряженных частиц или фотонов высокой энергии.
                    +1
                    >> они не выбивают электроны с орбит
                    Все верно. Но есть 2 момента:
                    1 — плотность нейтронного потока в рассматриваемом случае огромна. а значит, вероятность того, что в окрестности «взрыва» в каждое ядро нормальной материи попадет хотя бы 1 нейтрон, близка к единице. А это значит, что эффект от «косвенной ионизации» будет сопоставим с эффектом от любого другого излучения.
                    2 — на некотором расстоянии от «эпицентра» нейтроны начнут терять стабильность и мы получим вторичное излучение протонов и электронов.
              +1

              Сжатие под действием гравитации происходит после того, как заканчивается все то, что может синтезироваться.
              Т.е. во время жизни звезды она удерживается от коллапса излучением?

                +3
                Температура, тепловое равновесие и Менделеев с Клапейроном держат звезду

                У звезд отрицательная теплоемкость, при нагревании охлаждаются.
                Нагрев — увеличение давления — уменьшение плотности и увеличение размера ядра — меньше температура — меньше скорость реакции

                Если нечего синтезировать, то ядро нагревается и уплотняется, что зажигает следующую реакцию, вплоть до нейтронификации

                Поправьте если ошибаюсь
                –1
                Вещество нейтронной звезды — самое плотное и тяжелое известное вещество. А как же вещество ЧД? Я понимаю, что ЧД — это область, ограниченная горизонтом событий, и у сверхмассивных дыр средняя плотность может быть меньше плотности земной атмосферы. Но что с веществом ЧД чуть-чуть тяжелее верхней границы образования нейтронной звезды (и соответственно чуть-чуть тяжелее нижней границы образования ЧД)?

                *никаких сарказмов, мне правда интересно
                  0
                  Неизвестно
                  Информацию с ЧД еще не умеют извлекать
                    0
                    Зато есть формула зависимости плотности ЧД от ее массы (ну и наоборот). С ростом массы требуемая плотность уменьшается. И потому плотность больше, чем у нейтронной звезды требуется только для очень маленьких ЧД (которые не факт что существуют).
                    0
                    ЧД может состоять из чего угодно, смотря какая масса. Если очень большая, то может вообще из газа быть, если массой примерно с Солнце то похоже на нейтронную звезду будет. Вот если еще меньше, тогда уже вопрос и не думаю, что сейчас есть на него ответ.
                      0
                      Для неподвижной сферической чёрной дыры в вакууме средняя плотность такая:

                      (7,29 * 10^79) * m^(-2)

                      (1,607 * 10^26) * r^(-2)

                      Для двухсотметровой нейтронной звезды с массой Сатурна из статьи выходит плотность 2,26 × 1026 кг/м3 — сильно больше чего-то доступного людям.

                      Важно, что это средняя плотность по всему объёму. То есть не показатель вообще ничего. В горизонте событий может быть как вакуум, так и сингулярность.
                        0
                        Вопрос только в том, как нейтронная звезда такой массы вообще могла образоваться.
                          +3
                          Если подставить в эту формулу массу и размер Вселенной, то получается что мы, как раз внутри Вселенской ЧД
                            +1
                            Абсолютно верно и этот результат является самым интригующим в космологии, по-моему.
                              +2

                              Не совсем, но где-то очень близко. В соседней статье (где про минимальный размер вселенной) разбирается вопрос с топологией вселенной и рассказывается про критическую плотность. При превышении этой плотности (принятой за 1) вселенная получается конечная и замкнутая — т.е. если долго лететь в одну сторону, то в итоге когда-нибудь вернешься в исходную точку. И это как раз такая плотность при которой массы вселенной по этом формулам хватает, чтобы сформировать ЧД вселенского масштаба. Что в общем-то логично и наглядно: если мы оказываемся внутри подобной сверхмасштабной ЧД, то изнутри это скорее выглядит как раз как замкнутая вселенная — у которой вполне конечный объем, но нигде нет границ/краев. Ну или по крайней мере их нельзя достичь или хотя бы увидеть не превысив скорость света, что на данный момент считается невозможным в принципе.
                              А при плотности ниже 1 получается открытая вселенная.


                              Самый интересный факт — что сейчас космологические измерения говорят что эта плотность равна ровно 1. Плюс минус примерно 1 сотая (погрешность измерений), т.е. не один из вариантов пока однозначно исключить нельзя и вселенная балансирует как раз где-то у самой грани сворачивания в ЧД. Если эта грань и пересечена в ту или иную сторону — то на самую малость.

                                +1
                                Очень интересно. Никто не знает что происходит при коллапсе вещества в ЧД. Чисто интуитивно, на мой взгляд, может происходить следующее: некая область вселенной собрала достаточно вещества, что бы сколлапсировать в ЧД. Вещество начинает устремляться к центру масс все интенсивнее, из-за растущих гравитационных сил. Когда все вещество оказалось в одной компактной точке размером, например, с планковскую длину, частицы материи продолжат двигаться по инерции имея непостижимую кин. энергию и коллапс сменится разлетом вещества.
                                Отсюда следует гипотеза, что наша вселенная — образовавшаяся 13 с небольшим млрд. лет назад черная дыра, а за мгновение до большого взрыва закончилась финальная стадия коллапса материи в ЧД «Вселенная». Также следует еще пара гипотез что любая ЧД в нашей вселенной — это свой изолированный мир, подобный нашему, но меньшего масштаба и наша Вселенная находится внутри другой «супервселенной» и выглядит как одна из многих сверхмассивных ЧД, а сама «супервселенная» в свою очередь тоже может быть черной дырой. Ой, че-то меня понесло.

                                В принципе в научном сообществе рассматривается такая гипотеза большого взрыва?
                                  0
                                  Этакая бесконечная матрешка получился.

                                  А вообще да, рассматривается хотя и не считаются основными (вероятными) и обычно без многоуровневой вложенности друг в друга. Вот буквально в соседней теме один из подобных вариантов рассматривается: https://geektimes.ru/post/279088/
                                  Там БВ — это не рождение вселенной, а лишь ударная волна от схлопывания предыдущей версии вселенной в сингулярность (как в центре ЧД), а загадка Темной Энергии (вызывающей сейчас ускоренное расширение вселенной) описывается как реликтовые гравитационные волны оставшиеся с момента этого коллапса предыдущей вселенной.
                                0
                                А вопрос ускоренного расширения вселенной всего лишь касается обращенного вспять времени (относительно нашего течения времени).
                              0
                              Ключевая фраза тут «известное вещество», черт его знает, что там за горизонтом событий.
                                +1
                                Про вещество ЧД (точнее, вещество коллапсара, находящегося за горизонтом событий, ибо ЧД формально это область пространства, а не объект) говорить в принципе некорректно, ибо описать то, что находится внутри горизонта событий, с помощью привычной нам физики невозможно. Точнее нет, не так, правильнее будет сказать, что вещество внутри ЧД для внешнего наблюдателя перестает быть веществом в привычном нам понимании, оно теряет все свойства и структуру, у него остаются всего три параметра — масса, электрический заряд и момент вращения (это называется теоремой об отсутствии волос). Все остальное делится на ноль почти что в буквальном смысле.

                                А если речь о переходных объектах между нейтронными звездами и ЧД, то экзотики полно: https://en.wikipedia.org/wiki/Exotic_star
                                +2
                                Если вас интересовало, откуда на Земле появились такие элементы, как золото, вот именно оттуда: от объединения нейтронных звёзд

                                Тут он что-то нагнал. Тяжелые элементы вполне могут синтезироваться в достаточно больших звездах, хотя такие реакции эндотермические.
                                  0
                                  Большая часть из тяжёлых элементов за Земле вообще образовалась при взрывах звёзд первого поколения, синтез внутри звёзд тут мало чего дал.
                                    +2
                                    Так я и говорю, что слияние нейтронных звезд — слишком экзотическое событие. Если бы тяжелые элементы образовывались только по такой схеме, то в формуле Дрейка был бы множитель, исключительно хорошо объясняющий «уникальность» нашей цивилизации.

                                    Всё же полагаю, что образуются они регулярным образом в процессе нуклеосинтеза, а при взрыве просто перемещаются из ядра звезды вовне (в будущие планеты).
                                      +1
                                      Так я и говорю, что слияние нейтронных звезд — слишком экзотическое событие.

                                      С этим я и не спорил.
                                      Всё же полагаю, что образуются они регулярным образом в процессе нуклеосинтеза, а при взрыве просто перемещаются из ядра звезды вовне (в будущие планеты).

                                      Согласно прочитанным мною теориям, образуются они как раз при взрыве, доля образовавшихся при нуклеосинтезе мала.
                                        0
                                        А как же быть с пропорцией металлов. Возможно что на начальном этапе часть металлов просто была выброшена на периферию галактики? Или соотношение всего что тяжелее гелия по нашей галактике не меняется.
                                          0
                                          А как же быть с пропорцией металлов.

                                          А что с ней не так?
                                            +1
                                            А что в ней не в порядке? Самые распространенные металлы во вселенной (в порядке убывания — железо, магний, кальций, алюминий, натрий, калий, хром, марганец) — все легче железа (+ само железо) и образуются как раз в процессе обычного синтеза при «горении» в ядрах звезд.
                                          +1

                                          Регулярным образом образуется все плоть до железа-никеля. Все что дальше железа по таблице — непосредственно в сам момент взрыва сверхновой, когда создается такой всплеск энергии что идут (и очень быстро) в том числе термоядерные реакции с поглощением энергии, а частота столкновений и реакций настолько большая, что цепочки синтеза проскакивают нестабильные изотопы и образуется множество тяжелых стабильных элементов, которые в нормальных условиях не могли бы образоваться т.к. промежуточные изотопы очень быстро распадаются. Ну и заодно освобождает элементы легче железа из ядра, которые образовались до этого момента.


                                          Вклад нейронных звезд должен быть очень маленьким т.е. собития эти минимум на порядок реже чем взрывы сверхновых да и почти все что образовалось в процессе оказывается внутри ЧД после слияния — так что его обычно вообще даже не упоминают.

                                            0
                                            А почему тогда в спектрах целого ряда звёзд обнаруживаются тяжёлые короткоживущие элементы, такие как например технеций? Тот же технеций распадается слишком быстро, чтобы дожить от взрыва сверхновой до текущего момента, когда мы его наблюдаем. Т.е. существует какой-то внутренний механизм его синтеза и в стандартных звёздах.
                                              +1
                                              Есть такой механизм: s-процесс

                                              Но это уже не термоядерный синтез (он заканчивается на железе), а захват нейтронов ядрами тяжелых элементов. Так же как например в ядерных реакторах на Земле из Урана получается Плутоний или из Тория Уран. И в отличии от реакций синтеза эти реакции идут не с выделением энергии, а с поглощением, т.е. забирают энергию у звезды.

                                              При этом:
                                              — поставщиком нейтронов и энергии должны являться продолжающиеся реакции синтеза более легких элементов (легче железа)
                                              — этот процесс вообще не может дать элементы намного тяжелее железа из самого конца таблицы элементов или накопить большие количества тех что может дать, т.к. в цепочке превращений попадаются короткоживущие изотопы, которые распадаются быстрее чем поглотят следующий нейтрон. Но в спектре найти их можно при достаточной чувствительности — т.к. в старых и тяжелых звездах они постоянно в небольших количествах образуются(и распадаются)

                                              А самые тяжелые элементы и большая часть умеренно тяжелых (после железа) образуются в сверхновых.

                                              P.S.
                                              S-процесс хоть происходит до взрыва сверхновой, но «стандартной звездой» уже назвать нельзя — в большинстве звезд он невозможен. Только в достаточно массивных и достаточно старых — когда синтез уже дошел до образования первого железа, но еще продолжается синтез и более легких элементов. В общем крупные звезды на последних стадиях жизни незадолго до превращения в сверхновую.
                                        +1
                                        Разве не из взрыва сверхновых?
                                        0
                                        Не очень понятно почему здесь влияние сильного и гравитационного взаимодействия на стабильность нейтрона принимается равным. Насколько я понимаю, это влияние в корне различно — в атомном ядре нейтрон не распадается из-за того что взаимодействует с ближайшими протонами в сильном взаимодействии, а в нейтронной звезде нейтроны распадаются, но из-за очень высокой плотности вещества скорость обратного превращения протонов в нейтроны путём захвата электронов выше чем скорость распада. Вблизи поверхности нейтронной звезды это условие нарушается, и поэтому у нейтронной звезды есть кора из обычного вещества. Согласно википедии толщина коры нейтронной звезды может составлять от 0,3 до 2 км. Из всего этого следует, что осколок нейтронной звезды радиусом 200 метров не может долго существовать в виде нейтронного вещества, и скорее всего увеличится до размеров планеты за время менее часа. Я не физик-ядерщик, так что поправьте, если я не прав.
                                          0
                                          Кстати, если эту планету не разнесёт взрывом может получиться очень интересная планета из тяжелых элементов, с большим содержанием золота, урана и редкоземельных элементов и экстремальным ускорением свободного падения на поверхности. Но скорее всего у вещества есть возможность покинуть окрестности новорожденной черной дыры только в виде разреженной высокотемпературной плазмы, любая планета будет разорвана и поглощена черной дырой.
                                            +1
                                            Основная причина нераспада нейтрона — в том, что это энергетически невыгодно.
                                            Простое электростатическое отталкивание, которому противодействует сильное взаимодействие.
                                            но гравитация ничем не хуже.
                                            +1
                                            Как же я рад, что Итан знает и другие картинки, кроме расширяющейся вселенной в виде воздушного шарика. А то уже начинали возникать в этом сомнения.
                                              0
                                              «К нам приближается астероид. Но не беда, он всего 200 м в диаметре, пройдет мимо»
                                                0
                                                Плотность звезды составляет 1019 килограмм на кубометр и это самый плотный трёхмерный объект из известных во Вселенной.

                                                А есть известные объекты двухмерные, одномерные или более трехмерных, плотнее НЗ?
                                                  0
                                                  Есть чёрные дыры, которые плотнее. Но что у них там внутри с мерностью, никто не знает.
                                                    0
                                                    Выше было упоминание, что черная дыра не обязательно плотная. Маленькие черны дыры плотные, большие черные дыры имеют плотность ниже плотности газа, масса велика, но размеры еще больше. Речь о средней плотности. Так что сравнивать нужно с самыми маленькими из возможных черных дыр.
                                                      0
                                                      Само собой, средняя плотность может быть любая.
                                                      Но для самых мелких — плотность даже по «внешнему радису» больше чем нейтронная. А скорей всего объём под радиусом в основном пуст.
                                                        0
                                                        Как выше отмечали:

                                                        Если подставить в эту формулу массу и размер Вселенной, то получается что мы, как раз внутри Вселенской ЧД


                                                        Так что мы сами можем быть под тем радиусом в какой-то степени.
                                                          0
                                                          Ну тогда матрёшка может иметь и больше двух уровней.
                                                  +1
                                                  Интересно, что из себя представляют те часы, которые отсчитывают 10 минут жизни одиночному нейтрону.
                                                    0
                                                    Это всего лишь ГСЧ с экспоненциальным распределением. Универсальный механизм ядерных распадов, характеризуется ровно одним параметром.
                                                    0
                                                    Тяжелые элементы не могут содержать много протонов из-за их электростатического отталкивания. Вещество нейтронной звезды могор бы содержать заметное число протонов и электронов, что может снизить ограничение массы.
                                                      0
                                                      если молот (предположим)был создан в некой установке, уплотняющей нейтроны…
                                                      и количество нейтронов в нем было достаточным для стабильности удержания в виде объекта.то он возможен? какова дельта плотности нейтронов и сопутствующие…
                                                      итан оставляет после себя больше вопросов чем их было до прочтения статьи
                                                        0
                                                        Если необходимую для поддержания стабильности массу сжать до показанного размера(при этом в процессе от нейтронов скорее всего ничего не останется — они превратятся еще во что-то — может кварк-глюонную плазму или еще что-то более экзотическое) — то она просто превратится в очень маленькую(около 1.5 метров в диаметре — как раз хватит чтобы засосать владельца хе-хе) черную дыру со всеми сопутствующими последствиями.
                                                        Так что ответ нет — в любом случае невозможен. По крайней мере в нашей вселенной.
                                                          0
                                                          … хм как то очень категорично и без деталей
                                                          учитывая, что еще непонятно, что во что превратится…
                                                          не отметая варианты с экзотикой… и ничто не мешает в форм факторе молота иметь генератор этих самых черных дыр.оказывающих эффект в момент приложения молотом на мгновения.длина рукояти которого составит вместе с рукою около 1.5 метра)не…

                                                      Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                      Самое читаемое