Reflektieren Neutronensterne Licht?

Die Einrichtung ist sehr einfach: Sie haben eine normale ( 1.35 zu 2 Sonnenmassen) entwickelten Neutronenstern, und Sie strahlen mit gegebenen ebenen elektromagnetischen Wellen darauf λ . Was soll grob gesagt der Gesamtfluss der absorbierten/gestreuten EM-Strahlung sein?

Soll sich das Ergebnis ändern, wenn der Neutronenstern jung und nicht entwickelt ist?

Antworten (4)

An der Oberfläche eines Neutronensterns befindet sich eine dünne Schicht normaler Materie, die natürlich wie jede andere normale Materie Licht reflektiert.

Aber ich denke, Sie fragen wirklich, ob Neutronium Licht reflektiert, und das ist eine sehr gute Frage, die ein schnelles Google nicht beantworten konnte. EM-Strahlung interagiert im Allgemeinen mit Dipolen oder streut Elektronen, daher würde ich vermuten, dass Materie aus Neutronen transparent sein sollte.

SO VIEL ICH WEISS,neutron star ≠ neutronium,neutronium ⟹ " n rund um n ¯ Atome". Neutron star\impliziert "rein n mit atomarer Materiehülle.
Streich das, Neutronium=reine Neutronen. Seltsam - der Rest der Teilchen wird zu Teilchen-Antiteilchen-Paaren, wenn -onium angehängt wird .
Vielen Dank für Ihre Antwort und für den Hinweis, es ist tatsächlich sehr relevant!
Wäre der Brechungsindex derselbe wie im Vakuum oder wäre es eine riesige Linse? Dieser Kommentar besagt, dass das magnetische Moment der Neutronen immer noch mit EM interagieren könnte?
In der Nähe der Oberfläche eines Sterns würde es eine vernünftige Gravitations-Rotverschiebung geben - Sie würden also erwarten, dass das reflektierte Licht rot wird
@Martin, wahrscheinlich nicht, weil es eine vergleichbare Blauverschiebung des einfallenden Lichts geben wird.
Der Link zur Seite astronomy.SE leitet zu einer nicht verwandten Antwort weiter (auf Frage 220).
Vielen Dank. Der Link muss unterbrochen worden sein, als die Astronomy SE geschlossen und dann als Beta-Version wiedereröffnet wurde.
Neutronensterne bestehen nicht nur in ihrem Inneren aus Neutronen. Ich glaube, das macht Ihre Vermutung falsch. In Neutronensternen gibt es viele (freie) Elektronen.
@RobJeffries: Um fair zu sein, habe ich die Frage verfeinert, ob Neutronium Licht reflektiert oder nicht. Sie weisen darauf hin, dass das Innere echter Neutronensterne kein reines Neutronium ist, was ich nicht wusste, aber plausibel erscheint, aber wir haben bereits festgestellt, dass ein echter Neutronenstern Licht reflektiert, weil seine Oberfläche reflektierend ist.
Warum sollten Neutronensterne reflektierend sein? Sie werden normalerweise als nahezu perfekte schwarze Körper angesehen und absorbieren daher fast das gesamte auf sie einfallende Licht. Wenn die Oberfläche reflektierend wäre, könnten Neutronensterne nicht durch Strahlungsprozesse abkühlen.
@RobJeffries: Ich meinte reflektierend im Sinne eines Reflexionsvermögens ungleich Null. Ob das Reflexionsvermögen 0,1% oder 99,9% beträgt, weiß ich nicht, und das ist sowieso nicht das Interessante an der Frage. Interessant sind die optischen Eigenschaften von (reinem) Neutronium.
Die Frage stellt sich nicht nach Neutronium, das in Neutronensternen nicht existiert. Ihre Antwort ist vage in Bezug auf die Reflexionseigenschaften der Oberfläche - alles außer einem Schwarzen Loch hat ein Reflexionsvermögen zwischen 0 und 100%.
Mir war bisher nicht bewusst, dass sich „Neutronium“ normalerweise auf etwas anderes als „entartete Neutronensternmaterie“ bezieht, obwohl ich wusste, dass der Begriff für „Kerne, die nur Neutronen enthalten“ verwendet wurde.

Von Neutronensternen wird normalerweise angenommen, dass sie intrinsische Spektren haben, die schwarzen Körpern sehr nahe kommen – obwohl die Details zahlreich sind und eine vollständige Berücksichtigung der starken Magnetfelder und der Elektrodynamik nahe der Oberfläche erfordern. Sie haben eine dünne Schicht (wenige cm) aus nicht entartetem, gasförmigem Material an ihrer Oberfläche, die reich an ionisierten oder teilweise ionisierten Eisenspitzenelementen ist. Akkretion vom ISM bedeutet jedoch möglicherweise, dass die meisten Neutronensterne eine Hülle aus Wasserstoff oder Helium haben.

Die Modellierung von Neutronensternatmosphären ist gut etabliert (ich fand diese Übersicht von Potehkin (2014)extrem nützlich). Isolierte, nicht magnetische Neutronensterne haben Spektren, die denen von Schwarzen Körpern ähneln, aber nicht identisch sind. Es können Absorptionsmerkmale auftreten, wenn eine signifikante Dichte von Eisenpeak-Elementen in der Atmosphäre vorhanden ist. Die Spektren der H/He-Atmosphäre haben sich zu höheren Energien hin verschoben. Starke Magnetfelder führen zu weiteren Komplikationen, einschließlich Zyklotron-Absorptionslinien. In diesen Modellen ist es unwahrscheinlich, dass der Neutronenstern sehr reflektierend ist, da per Definition etwas, das einem Schwarzen Körper nahekommt, die meiste auf ihn einfallende Strahlung absorbiert. Einige isolierte Neutronensterne wurden jetzt bei Röntgenwellenlängen beobachtet und ihre Spektren sind nahe an schwarzen Körpern mit einigen Hinweisen auf breite Absorptionsmerkmale, die auf Zyklotronlinien zurückzuführen sein könnten (z . B. Haberl 2005 ).

Es gibt jedoch die Idee, dass bei einigen Neutronensternen die äußere Atmosphäre kühl genug und/oder das Magnetfeld stark genug sein könnte, um einen Phasenübergang in einen festen Zustand direkt unter einer sehr dünnen Wasserstoffatmosphäre zu bewirken ( Turolla et al. 2004 ) . . Unter diesen Umständen kann die Oberfläche (teilweise) reflektierend werden. Potechin et al. (2012) betrachteten eine kondensierte Eisenoberfläche in starken Magnetfeldern ( 10 12 − 10 14   G ) von einer sehr dünnen Atmosphäre bedeckt. Sie finden bestimmte Photonenenergiebereiche, in denen das Reflexionsvermögen eine Größenordnung von 50 Prozent erreichen kann.

Ältere Neutronensterne werden niedrigere Temperaturen und wahrscheinlich niedrigere Magnetfelder haben. Der Ionisationszustand der Atmosphäre wird sich ändern und die Wirkung von Magnetfeldern würde abnehmen.

Hm, generell geht man erstmal von einer allgemeinen Aussage aus und argumentiert dann für eine bestimmte. Zum Beispiel würde man im Allgemeinen erwarten, dass sogar optisch dicke Medien reflektierend sind, und warum sollte es nicht einen Teil des einfallenden Lichts zurückstreuen?
@AlexeyBobrick Ja, ich gehe davon aus, dass es kleine, wellenlängenabhängige Abweichungen vom Verhalten schwarzer Körper geben wird, genau wie bei anderen Sternatmosphären. Ich nehme an, es hängt davon ab, was Sie mit "einigen" meinen. Welche ionisierten Gase reflektieren stark?
Sehr gut - keine, aber der Reflexionsfaktor von 0,1-0,2 ist auch nicht so klein. Denken Sie an Wolken – sie sind zwar nicht ionisiert, aber undurchsichtig und eher reflektierend. Warum sollte eine dichte Neutronensternatmosphäre nicht ähnlich reflektierend sein?
@AlexeyBobrick Sie sagen also, dass ich 10-20% der Strahlung zurückerhalte, wenn ich einen Laser (ebene EM-Welle gemäß der Frage) auf eine "Wolke" strahle? Nein. Und eine Wolke kann auch nicht als schwarzer Körper betrachtet werden, während ein Neutronenstern (in guter Näherung) dies kann.
Ich hatte so etwas im Sinn: en.wikipedia.org/wiki/Cloud_albedo . Der Laser würde wahrscheinlich besser reflektiert werden, wenn er auf einige der Absorptionslinien abgestimmt wäre. Und ja, es ist kein schwarzer Körper. Die Annäherung an schwarze Körper wird jedoch verwendet, um eine Emission zu erhalten, und aufgrund der Tatsache, dass die Atmosphäre des Neutronensterns bei den Wellenlängen, die er emittiert, optisch dick ist.

Ein Neutronenstern besteht hauptsächlich aus Neutronen, enthält aber bis zu einem gewissen Grad Protonen, die die Schwerkraft zulässt, da ein reiner Neutronenzustand gegenüber Beta-Zerfall instabil ist. Die Protonen sammeln sich aufgrund ihrer elektrostatischen Abstoßung an der Oberfläche und bilden dort einen Fermigas-ähnlichen Zustand.

Das Fermi-Gas von Protonen reflektiert langwelliges Licht sehr ähnlich wie ein gewöhnliches Metall – die Oberfläche wird, wenn Sie die gewöhnliche Materie abkratzen, glänzend wie ein Spiegel sein.

Der Neutronenstern bleibt aufgrund der Ladungserhaltung neutral, sodass eine makroskopische Bewegung von Protonen aufgrund elektrostatischer Kräfte nicht stattfindet. Ein weiterer zu erwähnender Punkt ist, dass Neutronensterne eine Atmosphäre haben müssen, da der Oberflächendruck kontinuierlich auf Null abfällt (andernfalls würde sich die Oberfläche ausdehnen, bis der Außendruck auf Null geht). Nahe der Oberfläche befinden sich daher in einer dünnen Schicht alle möglichen physikalischen Zustände der Materie. Eine definitive Schlussfolgerung aus all dem und aus dem, was Sie indirekt sagen, ist, dass Neutronensterne nicht transparent sind.
@AlexeyBobrick: Ja, ich stimme zu, das Elektronengas, das das Proton neutralisiert, ist auch wie ein Metall. Sie haben also zwei geladene Flüssigkeiten, die Licht reflektieren, es glänzt immer noch, wenn Sie die gewöhnliche Materie abkratzen.
Dies ist richtig. Obwohl die Atmosphäre es wie ein Metall in einer dünnen Wasserstoffwolke aussehen lassen könnte, mit einigen seltsamen Schichten dazwischen (starkes Magnetfeld, hohe Gradienten der Artenverteilung usw.)
Das Problem dabei ist, dass sich freie Protonen nicht an der Oberfläche ansammeln. Sie rekombinieren mit Elektronen zu Neutronen. Die Oberflächen von Neutronensternen bestehen wahrscheinlich aus nicht entarteten, teilweise ionisierten Eisenspitzenkernen und freien Elektronen.
@RobJeffries: Es gibt eine Gleichgewichtsdichte von Protonen unter den Neutronen, da die Neutronenreinigung durch Gravitationsinstabilität niemals perfekt ist. Die zusätzlichen Protonen sammeln sich auf der Oberfläche. Die gewöhnliche Materie ist eine separate Sache, die über der Neutronensternoberfläche eine sogenannte "Atmosphäre" bildet. Die Kernkugel enthält einen Protonenanteil im thermodynamischen Gleichgewicht durch Beta-Zerfall.
Neutronensterne haben eine Atmosphäre, dann haben sie eine Kruste (bis zu mehreren km dick), und nur im Innern davon trifft man in der n,p,e-Flüssigkeit auf freie Protonen. heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/objects/binaries/…
@RobJeffries: Stimmt, aber die Frage war, was Sie sehen würden, wenn Sie Licht von der Neutronensternoberfläche abprallen lassen könnten, nicht von der gewöhnlichen Materiekruste. Die Protonen sind die geladenen, bewegungsfähigen Reflektoren, und diese freien Ladungen dominieren die Reflexionseigenschaften der Oberfläche. Sicher, die Kruste wäre anders, aber die Frage war nach dem Kernmaterial im Inneren. Es könnte möglich sein, dies richtig zu stellen, indem man sich vorstellt, die normale Materie abzusprengen und schnell zu schauen, bevor sie die Chance hat, sich neu zu bilden, oder indem man ein Gamma verwendet, das die äußeren Schichten durchdringen kann.
@RonMaimon das ist nicht das, was die Frage stellt. Und selbst wenn es so wäre, gibt es keine Möglichkeit, genau zu beschreiben, wo die Kruste beginnt und endet – was ist mit der Kernnudelphase? Sie haben vielleicht Recht damit, dass das Reflexionsvermögen hoch ist (obwohl Sie es nicht beobachten können), aber nichts, was ich jemals gesehen habe, spricht von einer Art Protonenkonzentrationsgradienten in der NPE-Flüssigkeit.
@RobJeffries: Das Modell ist eine Neutronenkugel mit einem Protonengradienten, ich weiß nichts über den theoretischen Status der Kernnudelmodelle, soweit ich sehen kann, handelt es sich um Hochtemperaturmodelle, die nur während des Zusammenbruchs relevant sind, nicht bei niedriger Temperatur Modelle. Die andere Antwort erklärte die Kruste, ich erklärte nur das allgemeine Phänomen der Reflektivität in einer freileitenden Oberfläche. Eine Neutronenkugel hat einen Protonengradienten mit einer freien leitfähigen Oberfläche, egal was andere Leute sagen. So wie ich es verstehe, ist dies das richtige Modell für einen kalten Neutronenstern mit einem scharfen Phasenübergang an der Kruste.

Martin, das einfallende Licht ist blauverschoben und bei Reflexion rotverschoben. Keine allgemeine Änderung, denke ich. Eine ausreichend mechanisch starke Lichtquelle auf der Oberfläche des Neutronensterns (!) emittiert jedoch Licht, das röter als gewöhnlich ist.

Wenn der Neutronenstern seine normale Materie abgekratzt hätte (als Übung für den Schüler übrig), dann sehe ich nicht, wie Licht überhaupt damit interagieren würde. Harte Gammastrahlen würden absorbiert, aber sonst noch etwas? Nö.

Neutronen haben ein Dipolmoment, und in Neutronensternen gibt es eine Protonengasdichte, die Licht wie ein glänzendes Metall reflektieren sollte.
Gleicher Kommentar wie für die akzeptierte Antwort. Neutronensterne enthalten viele freie Protonen und Elektronen. Sie wären völlig lichtundurchlässig. Ob sie reflektiert werden, ist eine andere Sache. Sie können die normale Materie sicherlich nicht abkratzen, da sich weitere normale Materie bilden würde - wie vielleicht ein Anlaufen.
Befindet sich zwischen der Neutronenmaterie und der normalen Materie auch eine Schicht weißer Zwergmaterie?
Reflektieren Neutronensterne Licht?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v