Kann eine Kollision mit einem Neutronenstern mit der Can-o-Snakes-Methode einen Planeten erzeugen?

Vereinfacht gesagt ist ein Neutronenstern ein Himmelskörper mit enormer Masse, der auf ein kleines Volumen komprimiert ist. Diese zermalmende Kraft ist die Schwerkraft, und das Ergebnis, so könnte man meinen, sind Atome, die viel dichter gepackt sind, als sie sein möchten.

Hintergrund Grübeln in Frageform

Ist es eine wahre oder falsche Prämisse, dass der Zustand der Atome an diesem Punkt nicht dauerhaft ist? Wenn Sie eine Tasse Neutronensternmaterie herausnehmen und sie weit weg vom Stern werfen würden ... würde sie sich auf etwas ausdehnen, das annähernd ihrer ursprünglichen Dichte entspricht? (Yeah ... nicht anders als das Öffnen einer Can-o-Snakes ).

Die eigentliche Frage

Angenommen, dies ist glaubwürdig, welche Masse + Kraft könnte gegen einen Neutronenstern aufgebracht werden, um ihn so zerbrechen zu lassen, dass die resultierenden Trümmer nicht schnell wieder zusammenfallen (schnell <= 100.000 Jahre), sondern der Masse erlauben, sich auszudehnen – wodurch Planeten entstehen?

(Wenn das funktioniert, wäre es eine coole Quelle für Schurkenplaneten.)

"Wenn Sie eine Tasse Neutronensternmaterie herausnehmen und sie weit weg vom Stern werfen würden ... würde sie sich auf etwas ausdehnen, das annähernd ihrer ursprünglichen Dichte entspricht?" -- Ja! Eigentlich, warte .... es könnte explodieren. Vielleicht hängt es davon ab, wie schnell es den Schwerkraftgradienten heraufgebracht wird. Ich werde diese Frage beobachten!
Ich habe einmal eine Frage zu diesem Thema in der Astronomie gestellt.
"Diese zermalmende Kraft ist die Schwerkraft und das Ergebnis, könnte man meinen, sind Atome, die viel dichter gepackt sind, als sie sein wollen": Nein, das darf man nicht glauben. In einem Neutronenstern gibt es keine Atome: Er besteht aus Neutronium ; daher der Name.
@AlexP Der Abschnitt über Neutronensterne in dem Artikel, auf den Sie verlinkt haben, widerspricht dem. „Neutronium wird in der populären Literatur verwendet , um sich auf das Material zu beziehen, das in den Kernen von Neutronensternen vorhanden ist (…). Dieser Begriff wird in der wissenschaftlichen Literatur sehr selten verwendet (…), wenn angenommen wird, dass das Kernmaterial von Neutronensternen hauptsächlich besteht freie Neutronen, wird sie in der wissenschaftlichen Literatur typischerweise als von Neutronen entartete Materie bezeichnet."
@Renan: Sind wir nicht auf einer Website, die sicher als "populäre Literatur" betrachtet werden kann? Wie auch immer, der Punkt ist, dass " Neutronensterne fast ausschließlich aus Neutronen bestehen", oder zumindest sagt dies die Erkenntnis aller Wissenschaften.
@AlexP gute Punkte, jetzt stimme ich dir zu.
"der Zustand der Atome" - welche Atome? Es gibt keine Atome mehr .
@Mołot, was passiert also? Ist das Material stabil? Was passiert, wenn ein Teil davon aus dem Gravitationsbrunnen entnommen wird?
@JBH Ich würde eine Antwort schreiben, wenn ich es wüsste. Ich vermute, wenn Sie nur den Teil "Ionen und Elektronen" entfernen, wird es Ihnen wirklich schwer fallen, sie zusammenzuhalten - sie würden sich elektrisch abstoßen, als sich durch die Schwerkraft anzuziehen. Kann Details jetzt nicht zufriedenstellend ausarbeiten. Morgen heiraten.
@Mołot... Mazel'tov! Ich gratuliere Ihnen und Ihrer Familie zu Ihrer Hochzeit! (Andererseits... was um alles in der Welt machst du hier?😁)
Ihr Hochzeitstag wird kommen und gehen, aber möge Ihre Liebe für immer wachsen. Um Neutronium aus dem Gravitationsschacht eines Neutronensterns herauszuholen, ist viel Energie erforderlich. Ich kann mir vorstellen, dass die Antwort auf Messers Schneide wäre. Nur ein bisschen zu viel Energie, zerstöre den Stern, zu wenig, nichts entgeht.

Antworten (6)

Ich möchte auf bereits vorhandenen Antworten aufbauen:

Zuallererst ist der Zustand der Materie in einem Neutronenstern etwas Außergewöhnliches, um anzunehmen, dass "gesunder Menschenverstand" gilt. Es wird von subatomaren Teilchen gebildet, die keine tatsächlichen Atome bilden.

Tatsächlich könnte man den Neutronenstern mit den Anfangsstadien des Urknalls vergleichen, bevor Atome gebildet wurden.

Was würde passieren, wenn Sie einen ausreichend großen Neutronenstaub schöpfen könnten? Mathaddict behauptet, dass es explodieren würde; Ich bin mir nicht so sicher, aber der interessanteste Teil ist, dass isolierte Neutronen eine Halbwertszeit von 14 Minuten und 42 Sekunden in einem Prozess haben, der ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino erzeugt.

Und was ist ein Proton + ein Elektron? Ein Wasserstoffatom. Vielleicht würden sich einige der Protonen mit (noch nicht umgewandelten) Neutronen verbinden, um Deuterium oder sogar Helium durch die Kombination mit anderen Protonen zu bilden, aber das ist im Grunde alles, was Sie davon bekommen würden (wieder der Vergleich mit dem Urknall).

Nun wäre die letzte Frage, ob 100.000 Jahre ausreichen würden, um einen Gasriesen (die einzige Art von Planeten, die man bekommen kann) nur aus Wasserstoff und Helium zu bauen. Mir fehlt dieser Aspekt stark, aber ich bezweifle, dass - selbst wenn man berücksichtigt, dass die Existenz anderer Elemente im Sonnensystem Gravitationsbewegungen verursachen könnte, die die Wahrscheinlichkeit einer Gaskonzentration erhöhen - 100.000 Jahre ausreichen würden.

Eine Unterscheidungsmöglichkeit wäre jedoch, wenn die Gaswolke von einem bereits existierenden Planeten durchquert würde, der als "Kern" diente, um das gesamte Gas um ihn herum "abzusaugen". Und selbst in diesem Fall bin ich mir nicht sicher, ob Sie nach 100.000 Umdrehungen kaum mehr als einen "Stein mit viel Wasserstoff drumherum" und keinen wahren Gasriesen bekommen würden.

Aus der verlinkten Wikipedia-Seite „Eine sehr kleine Minderheit der Neutronenzerfälle (etwa vier pro Million) sind sogenannte „Zwei-Körper-(Neutronen-)Zerfälle“, bei denen wie üblich ein Proton, ein Elektron und ein Antineutrino erzeugt werden, aber das Elektron nicht die notwendige Energie von 13,6 eV aufnimmt, um dem Proton (der Ionisationsenergie des Wasserstoffs) zu entkommen, und bleibt daher als neutrales Wasserstoffatom (einer der "zwei Körper") einfach daran gebunden." Der Rest zerstreut sich mit relativistischer Geschwindigkeit; wahrscheinlich mehr als Fluchtgeschwindigkeit für den Neutronenstern
Die Neutronen sind in diesem Fall alles andere als isoliert. Der Becher voller Neutronen ist im Wesentlichen ein einzelnes Atom mit einer sehr hohen Atommasse und sehr geringer Ladung. Das einzige, was diese Materie stabil hielt, war die Schwerkraft des Sterns.
Ein Großteil der Materie des Neutronensterns in der Nähe der Oberfläche ist bei weitem nicht so dicht wie ein Atomkern, aber wenn Sie nach unten gehen, werden die Teilchen immer mehr zusammengeschmettert. Als solches werden Sie beim Abstieg auf Neutronenpakete jeder möglichen Größe stoßen. Neutronen stoßen sich nicht von Natur aus ab, daher können diese Neutronenbündel stabil bleiben, während Sie sie anheben, bis einige Neutronen beginnen, in Protonen zu zerfallen, die sie in möglicherweise schwere Atomkerne verwandeln. Das Ergebnis muss also nicht unbedingt fast reiner Wasserstoff sein, sondern kann auch Dinge wie Gold enthalten.

Dazu muss der Neutronenstern von etwas getroffen werden, das nicht mit ihm verschmilzt. Gute Kandidaten sind ein Gammastrahlenausbruch aus nächster Nähe oder ein anderer vorbeiziehender Neutronenstern.

Die Fluchtgeschwindigkeit für Neutronensterne liegt im relativistischen Bereich ... Der Großteil der Masse fällt einfach zurück. Was auch immer an Masse verloren geht, wird das System mit nahezu Lichtgeschwindigkeit verlassen. Solche Massen können sich als Schurkenplaneten neu formieren, die die Galaxie verlassen, besonders wenn sie die Galaxienebene verlassen.

Was den Stern betrifft, wird er sich tatsächlich aus der verlorenen Masse ausdehnen, weil der entartete Druck auf ihn verringert wird. Sobald er genug Masse verloren hat, wird er wieder zu einem normalen, toten oder sterbenden kleinen Stern. An diesem Punkt werden die Fluchtgeschwindigkeiten viel geringer sein, und einige Trümmer können sich als Gasplaneten um ihn herum neu bilden.

Für das Laienverständnis, das ich von Neutronensternen habe, werden sie geschaffen, sobald die Schwerkraft stark genug ist, um den Entartungsdruck zu überwinden, der die Nukleonen in herkömmlichen Atomkernen auseinander hält. Daher kollabiert jedes Atom in immer mehr Neutronen, je näher es dem Zentrum des Sterns kommt.

Daraus folgt, dass jede Substanz, die sich auf oder in einen Neutronenstern wagt, demselben Druck ausgesetzt wäre und ebenfalls in Neutronen zerfallen würde.

Dies schließt also so gut wie alle auf Materie basierenden Mittel (Löffel und dergleichen, Sprengstoff usw.)

Um die Anziehungskraft eines Neutronensterns zu überwinden, könnte man ein Schwarzes Loch verwenden, was die nächste Stufe auf der Ebene der kosmischen Monstrosität ist. Ich befürchte jedoch, dass es für ein Kamel einfacher wäre, durch einen Neutronenstern zu gehen, als für ein Dromedar, einem Schwarzen Loch zu entkommen .

Angenommen, man kann die Position des Schwarzen Lochs in Bezug auf den Neutronenstern sorgfältig kontrollieren, so dass es hinter der Roche-Grenze gehalten wird und sich auflösen kann, aber nicht in das Schwarze Loch fällt.

Ich befürchte jedoch, dass die plötzliche Druckentlastung zu einer energetischen Explosion führen würde, die durch die schwache Kraft ausgelöst wird. Dies könnte für eine fantastische starke Bombe sorgen , aber nicht für einen Planeten. (als visuelle Referenz: Mineralien, die in der Tiefe der Erdkruste gesammelt wurden, neigen auch dazu, aufgrund der plötzlichen Druckentlastung zu explodieren, und sie werden überhaupt nicht mit starker Kraft fertig)

en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star#/media/… - nicht nur Neutronen ... Ansonsten sieht das ziemlich gut aus.

Das sind ziemlich viele Fragen. Ich denke, es ist am besten, sie einzeln zu nehmen.

  1. Ist der Zustand der Atome dauerhaft? Erstens sind sie überhaupt keine Atome, in einem Neutronenstern macht es keinen Sinn, über Atome zu sprechen. Als nächstes, dauerhaft (was den Zustand der Materie betrifft), im Zusammenhang damit, dem Stern etwas wegzunehmen und die Schwerkraft ihn in diesem Zustand zu halten, nein, es ist nicht dauerhaft.
  2. Wenn Sie eine Tasse davon vom Stern wegnehmen würden (egal wie), würde es sich auf etwas ausdehnen, das seiner ursprünglichen Dichte nahe kommt? Erstens, würde es sich ausdehnen, ja, es würde sich in einer sehr großen Explosion ausdehnen (aufgrund der schwachen Kernkraft), bei der so viel Energie freigesetzt würde, dass es überhaupt keinen Planeten bilden würde, sondern nur eine gigantische exotische Explosion Materie, die einem ständigen Zerfall unterliegt und weitere Explosionen verursacht, wenn sie sich zersetzt. Zweitens ist unklar, was Sie mit seiner ursprünglichen Dichte meinen, wenn Sie alle explodierten Teile der Explosion sammeln würden, nachdem alles abgekühlt ist, hätte es eine Dichte, die der von normaler Materie nahe kommt (ich vermute, dass damit viel Energie, es wäre hauptsächlich Wasserstoff, aber ich glaube nicht, dass es möglich ist, das zu wissen).
  3. Wie bekommt man diese Masse aus dem Neutronenstern heraus, indem man ihn mit etwas schlägt? Jede Methode, die genügend Energie hat, um den Neutronenstern aufzubrechen, um Teile davon zu entfernen, würde dem Stern auch genug Energie liefern, um vollständig auseinander zu brechen. Sie müssten sich eine Art imaginäre Methode ausdenken, um dies zu tun und die Probleme zu vermeiden, die mit der explodierenden Masse verbunden sind, damit diese einen Planeten in der von Ihnen beschriebenen Weise bildet.

Ist es eine wahre oder falsche Prämisse, dass der Zustand der Atome an diesem Punkt nicht dauerhaft ist? Soweit wir wissen, ja, es ist wahr.

Wenn Sie eine Tasse Neutronensternmaterie herausnehmen und sie weit weg vom Stern werfen würden ... würde sie sich auf etwas ausdehnen, das annähernd ihrer ursprünglichen Dichte entspricht? Unwahrscheinlich (wiederum, soweit wir wissen).

Angenommen, dies ist glaubwürdig, welche Masse + Kraft könnte gegen einen Neutronenstern aufgebracht werden, um ihn so zerbrechen zu lassen, dass die resultierenden Trümmer nicht schnell wieder zusammenfallen (schnell <= 100.000 Jahre), sondern der Masse erlauben, sich auszudehnen – wodurch Planeten entstehen? Fast alles, was sich mit relativistischer Geschwindigkeit bewegt und im richtigen Winkel trifft.

Ich vergleiche dies mit den Entstehungstheorien des Planeten Merkur. Merkur hat eine ungewöhnliche Zusammensetzung von Elementen, verglichen mit dem, was bei den meisten bekannten planetaren Schöpfungsmethoden erwartet wird. Eine vorherrschende Theorie war eine Zeit lang, dass Merkur sich ursprünglich „normal“ gebildet hatte, dann aber frontal mit einem anderen planetengroßen Objekt kollidierte, was dazu führte, dass die scheinbar fehlenden Elemente der Planetenhülle verdampften und vom Sonnenwind weggeblasen wurden. Aber diese „Frontalkollisions“-Theorie berücksichtigte nicht einige der Materialien, die sich noch auf der Oberfläche des Planeten befanden, die ebenfalls verdampft und weggeblasen werden sollten, und sie berücksichtigte nicht die Teile der beiden Planeten, die es sollten dann fangen sie an, die Sonne zu umkreisen, sind es aber nicht. Also wurde die Theorie auf einen "Streifschlag" anstatt auf einen Frontalzusammenstoß umgestellt.

Wenn nun eine solche Kollision weiter von der Sonne entfernt stattgefunden hätte, wären die Trümmer nicht so leicht von der Sonne absorbiert worden. Und das ist eigentlich das, was weithin als die Methode angesehen wird, aus der die Erde und der Mond entstanden sind. Die Erde (anstelle von Merkur) wurde von etwas beeinflusst, aber dieses Mal wurden (die meisten) Trümmer nicht von der Sonne angesaugt, stattdessen fielen einige auf die Erde zurück, einige bildeten den Mond und einige flogen weg, wer weiß -wo.

Jetzt haben wir die Grundlage für die Neutronensternkollision. Etwas trifft darauf, und es ist entweder sehr groß und bewegt sich sehr schnell, oder es ist nicht so groß und bewegt sich SEHR schnell.

Man nimmt an, dass Neutronensterne zwischen 1,4 und 3 Sonnenmassen haben. Größer und sie werden zu schwarzen Löchern, und kleiner und sie würden sich gar nicht erst bilden. Sie können jedoch theoretisch so klein wie etwas mehr als 1 Sonnenmasse sein und dennoch genug Schwerkraft aufrechterhalten, um zu vermeiden, dass sie zu einer nuklearen Explosion werden, die mit einer Supernova konkurriert.

Wenn Sie also dieses Sternsystem von Grund auf neu bilden wollen, dann ist es eine Frontalkollision, der Neutronenstern bläst sich (meistens) in Protonen, und Sie haben eine neue Protosternwolke und stellare und planetare Akkretion Von vorn anfangen.

Wenn Sie wollen, dass der Neutronenstern bleibt, dann ist es ein flüchtiger Schlag, ein großer Brocken kommt ab, aber so wenig, dass der Hauptstern genug Schwerkraft hat, um ein Neutronenstern zu bleiben. Das zerbrochene Stück bläst sich (meistens) in Protonen, da es selbst nicht genug Schwerkraft hat, um es zu vermeiden, und Sie haben eine Akkretionsscheibe um einen Neutronenstern, die zur Bildung von Planeten verwendet werden kann. Es wird auch angenommen, dass Neutronensterne eine „Kruste“ aus schweren Elementen haben, keine reinen „Neutronium“-Oberflächen, so dass sie sogar felsige Planeten bilden könnten.

Wenn Sie möchten, dass der ursprüngliche Neutronenstern erhalten bleibt, aber (mehr oder weniger „sofort“) zu einer anderen Art von „normalerem“ Stern zurückkehrt ... tut mir leid, keine Möglichkeit, dies ohne viel mehr Handbewegungen zu tun als ich es hier schon getan habe.

Ein vollständiger, direkter Treffer eines Neutronensterns mit einem Schwarzen Loch der richtigen Größe sollte ausreichen, um praktisch die gesamte Kruste des Neutronensterns in den leeren Raum zu zerstreuen. Sie werden ein solches Ereignis auf keinem Planeten in der galaktischen Nähe überleben, aber die Trümmerwolke wird reich an schweren Elementen sein.

Der Trick besteht darin, dass das Schwarze Loch schnell und schwer genug ist, um einen beträchtlichen Bruchteil der Masse des Neutronensterns aus dem System zu nehmen und nie wieder zurückzukehren. Da der Durchmesser des Schwarzen Lochs viel kleiner sein wird als der des Neutronensterns, obwohl das Schwarze Loch viel schwerer ist, wird die Kruste des Neutronensterns einfach nicht die Zeit haben, bis nach der Kollision wirklich auf das sich nähernde Schwarze Loch zu reagieren ist vorbei.

Die Wolke wird direkt nach dem Treffer heiß sein. Es wird wahnsinnig hell strahlen und sich sofort ausdehnen. Wenn es sich jedoch ausbreitet, wird es auch abkühlen, und da es zu Beginn sehr, sehr dicht war, könnten Teile davon tatsächlich wieder zu planetengroßen Himmelskörpern zusammenbrechen. Dies wird durch die durch die Kollision selbst verursachten Asymmetrien unterstützt.

Die entstehenden Planeten werden sehr wahrscheinlich Gesteinsplaneten sein, vielleicht sogar mit metallischen Kernen. Ein Neutronenstern enthält Neutronenhaufen aller Größen, die in alle Arten von Atomen zerfallen, einschließlich der sehr schweren Varianten.