Versuchen Sie, einen vorbeifliegenden Neutronenstern zu überleben, indem Sie sich tief in die Kruste des Planeten graben?

Ich denke, sie werden in Ordnung sein.

Beginnen wir damit, herauszufinden, womit wir es zu tun haben. Neutronensterne können auf zwei Arten hochenergetische Strahlung erzeugen: thermische und nicht-thermische Emission. Thermische Emission ist nur das Licht, das von einem schwarzen Körper emittiert wird. Junge Neutronensterne, die mit dem Abkühlen begonnen haben (ein paar Jahre alt – jünger als dieser), haben Temperaturen von$\sim10^6$Kelvin. Geht man von einem Radius von etwa 10 km aus, sagt das Stefan-Boltzmann-Gesetz voraus, dass ein junger Neutronenstern eine Leuchtkraft von etwa 19 % der der Sonne haben sollte. Die thermische Emission erreicht irgendwo in der Nähe der Grenze zwischen Ultraviolett- und Röntgenstrahlen ihren Höhepunkt, was bedeutet, dass ein Großteil davon für den Menschen gefährlich sein wird.

Wenn sich der Neutronenstern wie ein Pulsar verhält, wird er auch nicht-thermische Strahlung durch Synchrotron-Emission aussenden. Sie kennen Pulsare wahrscheinlich am besten aus Radiobeobachtungen, aber bei den energiereichsten Pulsaren wird der größte Teil der Rotationsenergie des Pulsars tatsächlich in Röntgen- und Gammastrahlen umgewandelt; Es besteht eine schwache Korrelation zwischen der Lichtfrequenz und dem Anteil der Spin-Down-Energie, der in dieses Frequenzband geht.$^{\dagger}$Die von einem typischen Pulsar mit Periode freigesetzte Leistung$P$und Periodenzeitableitung$\dot{P}$Ist

$$\dot{E}\approx4\times10^{31}\;\text{erg s}^{-1}\left(\frac{\dot{P}}{10^{-15}}\right)\left(\frac{P}{\text{s}}\right)^{-3}$$ Dies entspricht normalerweise einigen Prozent der Sonnenleuchtkraft, sodass man mit Recht sagen kann, dass unser Neutronenstern eine Gesamtleuchtkraft – einschließlich thermischer und nicht-thermischer Emission – von ungefähr haben sollte$0.25L_{\odot}$. Isch. Und das ist großzügig, denn Ihr Neutronenstern ist sicherlich älter, was ihn dank Kühlung um 1-2 Größenordnungen senken könnte. Ich denke jedenfalls, dass wir davon ausgehen können, dass es sich dabei meist um die Art hochenergetischer Strahlung handelt, die wir lieber vermeiden würden.

(Kurzes Zwischenspiel: Sie haben erwähnt, dass der Neutronenstern eine Akkretionsscheibe hat, sich aber nicht wie ein Pulsar verhält. Das ist aus zwei Gründen etwas seltsam: 1) Der Neutronenstern müsste sich in einer engen Umlaufbahn zu seinem Begleiter befunden haben Stern, um diese Materie überhaupt zu akkretieren, was mit einem Planeten entfernt in der Nähe der bewohnbaren Zone unvereinbar zu sein scheint, und 2) Neutronensterne, die Materie akkretieren, erhalten einen Drehimpuls, der ihre Rotationsgeschwindigkeit erhöht und sie mit zunehmender Zunahme in Millisekunden- Pulsare verwandelt im Drehimpuls schaltet auch den nicht allzu gut verstandenen Pulsaremissionsmechanismus ein. Mit anderen Worten, ich wäre überrascht, einen Neutronenstern mit einer Akkretionsscheibe nicht zu sehenStrahlungsimpulse aussenden. Gepaart mit der Seltsamkeit, eine Akkretionsscheibe zu haben, während man sich in einem weiten Orbit befindet, möchte ich diesen Teil der Prämisse bestreiten!)

Der Fluss auf dem Planeten hängt davon ab, wie weit er vom Neutronenstern entfernt ist. Nehmen wir an, die nächste Annäherung liegt bei etwa 100 AE; ein Durchgang in der Größenordnung von 10 AU oder weniger birgt ein beträchtliches Risiko, orbitale Probleme zu verursachen, insbesondere wenn es andere Planeten im System gibt (danke an Loren Pechtel für die Bestätigung! ) . Der Fluss an der Oberfläche beträgt dann etwa 0,034 Watt pro Quadratmeter.$^{\ddagger}$Wenn ein 80 kg schwerer Mensch ohne Abschirmung (Querschnittsfläche etwa 2 Quadratmeter?) dieser Strahlungsmenge ein Jahr lang ausgesetzt wäre, würde er eine Dosis von etwa 27.000 Sievert erhalten. So wie ich es verstehe, möchten wir dies auf unter 1 Sievert reduzieren, um das Risiko einer Strahlenkrankheit erheblich zu verringern. Nicht gut.

Wir könnten aber durchaus eine Abschirmung aufbauen. Blei hat eine Halbwertsschicht von 4,8 mm gegen Gammastrahlen, so dass wir mit der 15-fachen Länge die Strahlung um die erforderlichen vier Größenordnungen senken könnten. Nicht schlecht. Selbst wenn der Abstand zum Neutronenstern um eine Größenordnung geringer ist, was die Dosis um den Faktor 100 erhöht, benötigen wir immer noch eine Bleiabschirmung von etwa 10 cm, wenn meine Zahlen stimmen. Schmutz selbst hat eine Halbwertsschicht von 115 cm , so dass 25 Meter Schmutz eine ausreichende Abschirmung vor dem Worst-Case-Anflugszenario von 10 AE bieten würden.

Lassen Sie uns kurz auf Gravitationseffekte eingehen, da Sie Gezeitenkräfte und Gravitationswellen angesprochen haben. Die Gezeitenkräfte wären minimal, da es in interplanetaren Entfernungen keinen gravitativen Unterschied zwischen a gibt$\sim1.5M_{\odot}$Neutronenstern und a$\sim1.5M_{\odot}$Hauptreihenstern; Gezeitenkräfte sind nur ziemlich nahe an der Oberfläche wichtig. Gravitationswellen sind eine Möglichkeit von winzigen Unvollkommenheiten in der Oberfläche des Neutronensterns in der Größenordnung von Millimetern oder so ( wir nennen sie ironischerweise „Berge“ ). Berge auf einem Neutronenstern in einer Entfernung von 100 AE sollten eine Belastung in der Größenordnung von erzeugen$\sim10^{-20}$, geben oder nehmen Sie ein paar Größenordnungen ( Lasky 2015 ), was keine Probleme verursachen wird.

Ich bin mir sicher, dass diese Zahlen etwas daneben liegen – hier um den Faktor 10, dort um den Faktor 3. Ich habe wahrscheinlich die Wärmestrahlung und den hochenergetischen Beitrag der nicht-thermischen Strahlung überschätzt, und ich glaube, ich habe auch überschätzt, wie nahe der Neutronenstern sein kann, ohne die Umlaufbahn des Planeten zu beeinträchtigen. Der Punkt ist jedoch, dass selbst wenn ich mich um 1-2 Größenordnungen irre, ein Minenschacht von einem Kilometer oder so tief genug gegen alles sein sollte, was ein Neutronenstern auf diese Kolonisten werfen kann. Und das ist wahrscheinlich erheblich übertrieben.

Wie auch immer, Zeit, mit dem Graben zu beginnen.

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$^{\dagger}$Handbuch der Pulsarastronomie , Lorimer & Kramer. Auch meine Referenz für andere Teile dieser Antwort.

$^{\ddagger}$Dies ist etwas ungenau, da die nicht-thermische gepulste Strahlung nicht gleichmäßig in alle Richtungen emittiert wird. Eine vernünftige Annahme ist, dass der Strahl zu einem bestimmten Zeitpunkt etwa 10 % des Himmels bedeckt (obwohl dies von der Pulsperiode abhängt), was bedeutet, dass der Fluss, wenn er über den Planeten streicht, höher ist als im Fall einer isotropen Emission. Umgekehrt gibt es keine Garantie dafür, dass die Strahlen den Planeten überhaupt überqueren.