Bir Nötron Yıldızı Aslında Nasıl Görünür?


15

Nötron yıldızlarının ve gezegenlerin bazılarının yörüngesinde ürettiği birçok resim gördükten sonra, bir pulsarın bir insana nasıl göründüğünü, görünür ışıkta (yoğun radyasyonun vb. .

Anladığım kadarıyla, pulsar ışını, mutlaka birbirine paralel olmayan dönme direklerinden ziyade yıldızın manyetik kutuplarından yansıtılır. Pulsarların son derece hızlı bir şekilde döndüğü ve ışın, pulsarın bulutsusu boyunca parlıyormuş gibi, büyük mesafelerde görülebildiği göz önüne alındığında, düz bir çizgi, kavisli bir çizgi veya belki de bir koni olarak görünebilir mi? Bu, ışının görünür ışıkta görülebileceğini varsayar.

Nötron yıldızlarının inanılmaz yoğunluğu ve küçük fiziksel boyutları göz önüne alındığında, gece gökyüzü varsayımsal bir gezegende gün batımından hemen sonra (örneğin) yıldızın yakınındaki veya arkasındaki diğer gezegenleri gözlemleyebilir. tarafından engellendi mi?

Küçük yüzey alanları göz önüne alındığında, bir nötron yıldızı Güneş gibi benzer bir mesafede hala parlak görünür mü? Bir nötron yıldızına, Güneş'in Dünya'dan eşleşmesi için görünen büyüklüğü için ne kadar yakın olmanız gerekir?


3
Sorunuzla ilgili değil, ancak bir Nötron Yıldızının yüzeyinde nasıl görüneceği çok daha ilginç. Işığın bükülme şekli nedeniyle, bir Nötron Yıldızının yüzeyinde dururken gökyüzü küçük bir daireye sıkıştırılacak ve gezegen, görebildiğiniz şeylerin çoğunu alarak görünür şekilde yükseliyor gibi görünecektir. apod.nasa.gov/htmltest/gifcity/nslens_ul.html
userLTK

@userLTK Büyüleyici bir bağlantı ve negatif eğimli bir ufuk en azını söylemek harika olurdu!

Bu tür "ultra kompakt" nötron yıldızlarının gerçekten oluşup oluşmadığını bilen var mı?
Steve Linton

Yanıtlar:


11

Sorunuz çok genel, belirli örneklere ulaşmanız gerekiyor.

İlk olarak, çok az nötron yıldızı pulsarlardır. Pulsarlar ya bir nötron yıldızının hayatının başlangıcında bir atarcanın dönme, yavaşlama sırasında kısa bir faz, ya da Spin ürünüdür up ikili sistemde bir nötron yıldızının. Nötron yıldızlarının çoğu bu kategorilerin hiçbirine girmez.

Standart bir nötron yıldızı benzer sıcaklıktaki diğer yıldızlara benzeyecektir. Nötron yıldızlarının soğutma geçmişleri hala belirsiz ve bazı egzotik fiziğe bağlı olsa da, çoğu gerçekten çok sıcak olacak - 100.000 K veya daha fazla. Böyle bir nesne "beyaz sıcak" dır - gözle görülebilen tüm frekanslarda siyah cisim radyasyonu yayar (UV dalga boylarında daha fazlası).

Güneşe uygun parlaklığı / büyüklüğü için ne kadar yakın olmanız gerekir? Bu nötron yıldızının büyüklüğüne ve sıcaklığına bağlıdır. Çoğunun çapı 20 km'dir. Hesaplamayı yapacağınız yol, birim alan başına siyah cisim ışınım akısını, metre kare başına yaklaşık 1300 W'lık güneş radyasyonu sabitine belirli bir mesafede eşitlemektir. Bununla birlikte, bir nötron yıldızı için iki kırışıklık vardır: Birincisi, radyasyon kütleçekimsel olarak kırmızıya kaymıştır, bu yüzden ölçtüğümüz sıcaklık yüzeydeki sıcaklıktan daha düşüktür. İkincisi, Genel Görelilik bize nötron yıldızının bir yarım küresinden daha fazlasını görebildiğimizi söyler - yani arkada görebiliriz - ve bu gözlemlediğimiz akıyı arttırır. Bunlar kabaca iki etki faktörüdür, bu yüzden sadece bir büyüklük tahmini almak için,T=105

d

4πr24πd2σT4=1300 W m2,
σ

r=10d=7×108T=106d1

0

Pulsarlara yönelmek. Darbeli radyasyon bu Not etmez bir optik bileşen ve darbeli bir optik radyasyonu sahip atarcaların bir dizi görülmüştür. Optik senkrotron emisyonu, ışın görüş çizgisi boyunca süpürülürken, pulsarın periyodik, yoğun bir parlaklığı gibi görünmektedir. Görüş alanında olmasanız, darbeli optik emisyonu görmezdiniz. Kirişin nebülozdan veya pulsarın etrafında başka bir ortamdan geçtiğini gözlemleyebildiyseniz, evet, ışın yolu boyunca gelen iyonizasyon veya dağınık ışık açısından görebileceğiniz bazı etkiler olabilir.

α=4GMc2b,
bMb
α0.83(M1.4M)(b10km)1,
α1

2×10 km/1 au107

bozuk görüntüler


Çok ilginç bir cevap. Bir nötron yıldızının parlaklığının, 'uzak tarafından' yayılan ışığın bir gözlemciye doğru eğilmesinden dolayı hesaplanacak olandan daha yüksek olacağını hayal etmiştim, ancak yıldızı da yapacak şekilde kırmızıya kaydığını fark etmedim daha soğuk görünür.

4
Lensleme bu durumda gözlenen akıyı arttırır ? Yüzeyde, bazı arka yarım küreden nonradially yayılan yayılan ışık ışınlarının açısından Düşünme görülebilir ancak, bazı görülmektedir "olurdu" ön yarımkürede yayılan bu da aracı olmaz onlar için viraj olacak çünkü, olmak gözlemci özledim. ... Varsayımsal olmayan, dönmeyen bir nötron yıldızı için, küresel simetri, enerji tasarrufu nedeniyle sadece kırmızıya kayma meselelerini ima eder. Daha gerçekçi olanı için, göreceli yönlendirmeye bağlı olacaktır.
Stan Liou

1
@StanLiou doğru geliyor. Her yönden daha parlak olamaz.
Rob Jeffries

3

Bir Pulsar'ın yüksek sıcaklığa sahip siyah bir cisme benzeyeceği ifadesi, kanıtlarla desteklenmemektedir. Düz spektrum bakınız Yengeç Pulsar Optik ölçümler gösteriyor bu . Bu, optik emisyonun sıcak yüzeyden ziyade senkrotron radyasyonundan kaynaklanmasıdır.

Son Gaia DR2 sonuçları, DR23403818172572314624 olarak Yengeç Pulsarını içerir, bunun BP-RP rengi 1.0494'tür ve bu DR2 HR diyagramından yaklaşık 5.100 K sıcaklığa eşittir. Bu, DR2 verilerinde gösterilen sıcaklığa çok benzer. Kalibrasyon, senkrotron Işınımı nedeniyle yayılan bir 'atmosfer' yerine 'Siyah Gövde' atmosferine sahip bir yıldız için olduğundan dikkatli kullanılmalıdır. Bkz bu tam DR2 verileri için.

Yayılan 'atmosfer'in ne kadar büyük olduğunu bilmiyoruz, ancak yukarıdaki bağlantıdaki DR2 verilerinden kabaca bir fikir hesaplanabilir. Ancak paralaks (mesafe) belirsizliği oldukça büyük olduğundan daha iyi bir mesafe ölçümü gerekir.


2

Bir çeşit cevap verebilirim ama düzeltmeyi memnuniyetle karşılıyorum.

Görünür ışıkta bir pulsarın insana nasıl görüneceğini merak ediyordum

Belirgin bir bulutsu olmadıkça görünür ışık spektrumunda çok fazla görünmezdi, o zaman pulsarın bulutsu üzerindeki etkisini görebiliriz, ancak pulsarın kendisini göremeyiz. X-ışınları ve radyo dalgaları görünmüyor ve eğer pulsar bize yönlendirilmezse, boş alandan geçtiğini göremezdik.

Nötron Yıldızları genellikle göremeyeceğimiz kadar sıcaktır. Biri önemli ölçüde soğuyacaksa, yüzeyde belki 10 veya 20 bin dereceye kadar, görünürde mavi parlayabilir ve gökyüzündeki en parlak yıldıza benzeyebilir, hala gökyüzünde bir nokta, ama gökyüzündeki en parlak nokta 1 AU'da.

Ama çoğunlukla görünür ışıkta parlamak için çok sıcaklar.

Bir Nötron Yıldızından 1 AU'dan görebileceğiniz şey, toplama diski olabilir. Bir Nötron Yıldızına giren madde çok ısınır ve etki fisyon enerjisinden çok daha büyükse, enerji Neutron yıldızına yaklaştıkça ve sarıldıkça, muhtemelen x-ışınları ve gama ışınları konuşuyorsunuz, ancak belli bir mesafeden, belki de giderek azalan bir yörüngede, gözle görülür şekilde parlayan bir birikim diski görebilirsiniz. Aslında, görebileceğiniz şey, nötron yıldızı etrafındaki yıldıza bağlı olandan farklı olacaktır.

Anladığım kadarıyla, pulsar ışını, mutlaka birbirine paralel olmayan dönme direklerinden ziyade yıldızın manyetik kutuplarından yansıtılır. Pulsarların son derece hızlı bir şekilde döndüğü ve ışın, pulsarın bulutsusu boyunca parlıyormuş gibi, geniş mesafelerde görülebildiği göz önüne alındığında, düz bir çizgi, kavisli bir çizgi veya belki de bir koni olarak görünecektir.

Buradaki sorun, ışını göremiyorsunuz. Işığı size doğru bakarken görürsünüz, uzayda bir ışık huzmesi göremezsiniz (görünür ışık olsa bile).

Havadaki toz ve su moleküllerinden yansıma nedeniyle atmosferde size işaret etmeyen bir ışın görebilirsiniz.

(küçük resme bakın)

http://cache1.asset-cache.net/xt/516070391.jpg?v=1&g=fs1|0|FLF|70|391&s=1

Uzayda, madde çok daha yaygındır. Bir nebülün bir bulutsunun bir kısmını aydınlatabileceği doğrudur, ancak bulutsunun yine de kendi başına parlaması olabilir (bundan% 100 emin değilim), ancak bir Bulutsusu çok büyük ve çok yayılmış. Çıplak gözle görmek için, belki de büyük bir parıltıdan daha fazlasını göreceğinizi sanmıyorum.

Bir pulsar ışını görebiliyorsanız, ışığın 1 AU'ya gitmesi 8 dakika sürer ve bir pulsar yüzlerce kez, belki 8 dakika içinde binlerce kez dönebilir, bu yüzden gerçekten kirişi görebiliyorsanız, bir spiral gibi çok eğri. Işığın kendisi düz bir çizgide ilerlerdi, ancak ışığın kaynağı hızla döndüğünden, bu şekilde görünecektir (aşağıdaki resim), ışığın yansıtması için yeterli malzeme olsaydı (muhtemelen olmayacaktı, 1 AU dahil değildir).

http://orig10.deviantart.net/193f/f/2011/095/d/9/spiral_by_10binary-d3dbvut.png

Gerçekte, böyle bir şey olmazdı, ama ışını görebilseydiniz, işte böyle olurdu. Bu spiralin tek bir noktadan neye benzediği, bir pulsar, kapalı, açık, kapalı, açık, kapalı, açık vb.

Ayrıca, ışık asla bir sarmalda seyahat etmez, Pulsar'dan doğrudan bir çizgi halinde seyahat eder, ancak burada su sarmalı gibi düz bir çizgide düşer, ancak bir sarmalın içine düşüyor gibi görünür (eğer mantıklıysa) ).

Nötron yıldızlarının inanılmaz yoğunluğu ve küçük fiziksel boyutları göz önüne alındığında, gece gökyüzü varsayımsal bir gezegende gün batımından hemen sonra (örneğin) yıldızın yakınındaki veya arkasındaki diğer gezegenleri gözlemleyebilir. tarafından engellendi mi?

Yeni başlayanlar için, orada güneş olmadan, gezegenler muhtemelen görünmezdi. Nötron Yıldızı, sıcak bir birikim diski nedeniyle parlak bir şekilde parlarsa, arkasında hiçbir şey göremezdiniz, çünkü parlaklığı, ışığın etrafında bükülmesini görerek karşılaştırıldığında soluklaşmasına neden olur.

Şimdi, Nötron yıldızı karanlıktı, gözlerimize göre, etrafındaki yerçekimini merceklediğini görebiliyorduk, ancak gezegenlerin değil yıldızların gezegenlerin karanlık olmasına neden oldu. (Ay da çok karanlık olurdu, neyi engellediğinden daha çok görünür). Ancak lensleme oldukça küçük olacaktır. Görünür mercekleme, belki 100 mil çapında, 93 milyon mil uzakta gerçekten küçük olan Neutron yıldızının çapının sadece birkaç katı olabilir. Doğru şekilde dizildiğinde burada veya orada bir yıldızın garip çarpıklığını görebilirsiniz, ancak herhangi bir ilginç görünür lensi görmek için oldukça güçlü bir teleskopa ihtiyacınız olacaktır.

Küçük yüzey alanları göz önüne alındığında, bir nötron yıldızı Güneş gibi benzer bir mesafede hala parlak görünür mü? Bir nötron yıldızına, Güneş'in Dünya'dan eşleşmesi için görünen büyüklüğü için ne kadar yakın olmanız gerekir?

Yukarıda buna değinildi. Nötron Yıldızı, pulsar ışında çok fazla enerji verebilir, ancak çoğunlukla x-ışınları, görünür ışık değil. Ne kadar parlak olduğu, o sırada ne kadar malzemenin düşeceğine bağlı olacaktır, bu nedenle Dünya'nın eşit parlaklığa sahip olması için ne kadar yakın olması gerektiğine dair doğru bir cevap yoktur. Bu da farklı bir parlaklık türü, çoğunlukla görünür ışık değil. Ama bu soruyu cevaplamanın bir yolu yok çünkü çok fazla şeye bağlı.

Bir Neutron yıldızı henüz oluştuğunda (genellikle bir süpernovadan sonra olur, bu yüzden muazzam enerji açığa çıkar), ancak yıldız sadece oluştuğunda, belki 12-15 mil çapındadır, ancak yüzey sıcaklığı belki de bir milyar derece olabilir, Çok çabuk soğumasına rağmen. Çok genç bir Nötron Yıldızı güneşimize daha fazla enerji yayabilir, ancak bunun büyük kısmı Dünya'dan büyük ölçüde geçecek olan Neutrinos'ta olacaktır. Ancak bu enerji çıkışı seviyesi uzun sürmez. Birkaç yıl içinde yaklaşık bir milyon dereceye kadar soğuyacaktı. Kaynak .


2
Çoğunlukla yanlış. Sadece önemli bir noktaya geliyorum. Sıcak sıcaklıktaki bir kara cisim, tüm dalga boylarında aynı yayma alanına sahip daha soğuk bir nesneden daha fazla enerji yayar . Soğudukça nötron yıldızları daha az görünür hale gelir .
Rob Jeffries

X-ışını teleskopları veya İnsan gözü tarafından görülebilir mi? Soru, İnsan gözü tarafından görülebilirdi.
userLTK

At tüm dalga boyları.
Rob Jeffries

0

Eğer pulsar yüzeyinin diğer nötron yıldızlarınınki gibi olduğunu varsayarsak, ışın size işaret edilmediği sürece, diğer nötron yıldızlarına benzeyecektir. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) optik dalga boylarında görebildiğimiz çok az nötron yıldızından biridir. ≈61 parsekte 25,6 görsel büyüklüğe sahiptir (Güneş'in bu mesafedeki görünür görsel büyüklüğü yaklaşık 8,75 olacaktır). Krankları çevirirken mutlak görsel büyüklük MV'si 21.67 ve görsel parlaklığı ≈.00000018 olsun. Karekök almak için, yaklaşık olarak .00043 AU uzakta olmalıyım veya Güneş'in Dünya'dan olduğu kadar parlak olması için Güneş'in çapının onda biri kadar olmalıyım. Sadece 14 km çapında, çok küçük, Güneş'in görünen çapının yaklaşık% 4.7'si - bir noktadan fazla değil. Ancak yukarıda belirtildiği gibi, nötron yıldızının gerçek, bolometrik, parlaklığı çok, çok daha yüksek olacaktır. Bu mesafeden ona bakmayan (korunmasız) bir kişi kör olur ve kısa sürede kızartılır. Ayrıca, bu mesafedeki yerçekiminden yeterince uzakta olabilir, böylece yıldızı loş eden göreceli etkiler daha az olur ve yıldız daha da parlak görünür. Ve bazı gelgit etkileri de not edilebilir. Bu durum Larry Niven'ın öyküsü "Nötron Star!"

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.