Wie massiv kann ein kalter Festkörper sein?

Ich verstehe, dass ein Neutronenstern dicht genug ist, dass das Hinzufügen von mehr Materie die Menge an entarteter Materie direkt erhöht, und die Grenze seiner Größe liegt bei etwa 1,4 Sonnenmassen.

Aber wenn ein Objekt nicht durch eine Explosion entstanden ist, die es zu Neutronenmaterie zermalmt, ist es dann notwendigerweise so?

Dazu normale Atome beliebiger Art, und es wird sorgfältig aufgestapelt, damit es nicht heiß wird. Wenn es ungefähr eine Sonnenmasse erreicht, wird es dann zwangsläufig zu einem Neutronenstern kollabieren oder kann es massereicher werden? Wird ein solches Objekt schließlich katastrophal zusammenbrechen oder kann es einen Kern aus entarteter Materie und eine beträchtliche Dicke aus weniger komprimierter Materie darüber und darüber normale Materie haben?

Was ist die größtmögliche Masse eines kalten Festkörpers? Können es mehrere Sonnenmassen sein?

Mit kalt meine ich, dass es kein Stern ist, der durch den ständigen Energieverbrauch aufgeblasen ist. Woraus es besteht, wird nicht „aufgebraucht“.

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Ich wollte die Leute nicht davon abbringen, was mit Kälte gemeint ist . Ich meine nur, dass das Objekt nicht in einem separaten Schritt zu entarteter Materie zerkleinert wurde. Kalt bedeutet hier einfach, dass es aufgrund der Bildungswärme nicht zu schmelzen begonnen hat.

Wie kalt muss es sein? Braune Zwerge könnten einen festen Kern haben, aber sie würden Deuteriumfusion haben.
Da bin ich flexibel. Hmm, was wäre, wenn es kein Duterium hätte? Würde es zusammenbrechen?
Da bin ich mir nicht sicher. Ich weiß, dass Braunen Zwergen irgendwann das Deuterium ausgeht, aber ich kenne sie nicht genug, um zu wissen, was dann passiert.
Aber ein Brauner Zwerg hätte keine 2 oder 4 Sonnenmassen!
Nein, ich habe meine Zweifel, dass etwas so Großes auf Dauer kalt sein würde, aber ich recherchiere ein wenig.
Ok, es scheint also, wenn Braunen Zwergen das Deuterium ausgeht, werden sie einfach kühler, also gibt es keine Probleme. Ich glaube jedoch nicht, dass etwas über 75 Jupitermassen als cool angesehen werden kann. Ich überlasse eine Antwort denen, die mehr Wissen haben als ich.
@called2voyageSo wie ich es verstehe, beginnt nach dem Ende der Deuteriumfusion die Lithiumverbrennung. Danach beginnt sich der Braune Zwerg wieder zusammenzuziehen, bis er durch den Elektronenentartungsdruck in seinem Kern gestützt wird. An diesem Punkt erreicht es ungefähr seinen endgültigen Radius, kühlt aber weiter ab und strahlt Wärmeenergie ab.
Der 1.4 M ⊙ Die TOV-Grenze für Neutronensterne könnte als Grenze angesehen werden, da sie den Neutronenentartungsdruck und nicht den Elektronenentartungsdruck berücksichtigt. So wie ich es verstehe, könnten Quarksterne oder andere exotische Sterne massereicher sein und von anderen Arten von Entartungsdruck unterstützt werden, aber das ist eine enorme "Möchte".
Ich verstehe die Frage hier nicht wirklich. Entartete Materie kann sich entweder bei hoher Dichte oder bei niedrigen Temperaturen bilden. Es kann also extrem heiß sein, wenn es aus Dichte entsteht, oder extrem kühl, wenn es aus niedrigen Temperaturen entsteht.
Nur ein kleiner Punkt, der 1.4 M ⊙ scheint ein Hinweis auf die Chandrasekhar -Grenze für Weiße Zwerge zu sein, die durch den Elektronenentartungsdruck unterstützt wird. Neutronensterne werden natürlich durch den Neutronentartungsdruck unterstützt und sie haben eine obere Massengrenze, die durch die TOV-Grenze beschrieben wird und von reicht 1.5 M ⊙ zu 3.0 M ⊙ , abhängig von der gewählten Zustandsgleichung (welche EOS richtig ist, ist derzeit nicht bekannt).
Ich denke, es muss auch eine gute Definition dessen geben, was mit „Kälte“ gemeint ist, und insbesondere, wie Sie „Temperatur“ definieren. Es gibt viele Möglichkeiten, das Konzept der Temperatur in großen Planeten und Sternen zu betrachten, und sie sind nicht alle gleichwertig.
@zephyr Du hast Recht mit dem Limit; das ist ein Tippfehler meinerseits.

Antworten (1)

Sie können keine große Masse "normaler" Materie haben, die sowohl kalt als auch im Gleichgewicht ist. Kalte Materie wird in Richtung ihrer minimalen Energiedichtekonfiguration kollabieren. Für Massen unterhalb der „Chandrasekhar-Masse“ von ca 1.4 M ⊙ Für die meisten üblichen Zusammensetzungen ist dies ein Weißer Zwerg, der durch Elektronenentartungsdruck unterstützt wird. Für größere Massen wird das ein Neutronenstern mit höherer Dichte sein.

Bemerkenswert ist, dass ein weißer Wasserstoffzwerg theoretisch durch Elektronenentartungsdruck bis zu viel höheren Massen getragen werden könnte. Allerdings wird es auch in kaltem Material unweigerlich zu einer Kernfusion kommen, da es bei hohen Dichten zu "pyknonuklearen" Reaktionen kommt, die den Wasserstoff zu Helium fusionieren.

Die Grenze zur Neutronensternmasse liegt bei mindestens 2 M ⊙ , da mindestens zwei so große Massen gemessen haben (z . B. Demorest et al. 2010 ).

Die Antwort auf Ihre Frage ist dieselbe wie die Antwort auf die maximale Masse eines Neutronen- / Quarksterns, denn wenn Sie Materie jeglicher Art komprimieren, wird dies letztendlich daraus.

Die Antwort auf diese Frage ist ebenfalls unbekannt und hängt von der unsicheren Zustandsgleichung (der Beziehung zwischen Druck, Dichte und Zusammensetzung) bei ultrahohen Dichten ab, muss aber irgendwo dazwischen liegen 2 M ⊙ Ich erwähnte oben und eine Obergrenze von rund 3.5 M ⊙ , die von der Allgemeinen Relativitätstheorie und einer Zustandsgleichung auferlegt wird, bei der die Schallgeschwindigkeit gleich der Lichtgeschwindigkeit ist (die schwerstmögliche Zustandsgleichung).

Ob diese stark komprimierten Objekte "fest" sind, ist ebenfalls Gegenstand von Diskussionen und Forschungen. Das herkömmliche Bild eines altmodischen Weißen Zwergs ist, dass es sich tatsächlich um einen kristallinen Festkörper handelt. Der Großteil des Inneren von Neutronensternen mittlerer Masse besteht mit ziemlicher Sicherheit aus einer Flüssigkeit von Neutronen zusammen mit einigen Protonen und Elektronen. Die Neutronen können sich bei sehr hohen Dichten verfestigen, und dies wird als eine der "schwierigeren" Optionen für die Zustandsgleichung angesehen.

Um einen Kommentar von @zephyr zu beantworten - kalt bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Fermi-Energien entarteter Fermion-Spezies sehr viel höher sind als k T . Weiße Zwerge und Neutronensterne (älter als ein paar Sekunden) sind "kalt", obwohl sie im letzteren Fall eine Innentemperatur von einer Milliarde Grad haben. Sie noch kälter zu machen, ändert nicht die Größe/Dichte des Objekts, ermöglicht jedoch die Kristallisation des Inneren eines Weißen Zwergs.

Wenn man also normale Materie aufhäuft, bekommt man zwangsläufig einen weißen (oder schwarzen) Zwerg? Sie können keinen geringeren Dichtegradienten haben als die Art und Weise, wie ein Stern dies mit erzeugter Wärme tut?
@JDługos Weiße Zwerge und Neutronensterne bestehen aus "normaler Materie".
Ich habe ungefähr 1/3 der Fragen akzeptiert, die ich hier gepostet habe, aber die Gesamtzahl, die ich gestellt habe, ist zu klein für aussagekräftige Statistiken. In diesem Fall ist Neutronensternmaterial nicht das, was ich "normale Materie" nenne, wie im OP klar angegeben. Ob eine solche exotische Materie "fest" ist oder nicht, hat nichts mit dem zu tun, was ich gefragt habe.
@JDługosz Wenn Sie ein großes kaltes Objekt herstellen, kollabiert es zwangsläufig auf seine minimale Energiedichtekonfiguration. Was für Material > 1.4 M ⊙ ist ein Neutronenstern, und für eine Masse größer als irgendwo zwischen 2 und 3,5 Sonnenmassen ist es ein Schwarzes Loch. Sie können keine große Masse "normaler Materie" haben, die kalt und im Gleichgewicht ist.
Wie massiv kann ein kalter Festkörper sein?
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