न्यूट्रॉन स्टार का अंतिम गंतव्य क्या है?


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जैसा कि मैं समझता हूं, न्यूट्रॉन तारे एक सुपरनोवा में मरने वाले सितारों के बेहद उज्ज्वल, बेहद तेज़ कताई कोर के रूप में पैदा होते हैं। हालांकि, कई वेबसाइटें मुझे बताती हैं कि कुछ वर्षों के भीतर, न्यूट्रॉन स्टार की सतह का तापमान कई ट्रिलियन केल्विन से केवल कुछ मिलियन केल्विन तक गिरता है। इसके अलावा, समय बीतने के साथ, न्यूट्रॉन स्टार की कताई गति भी काफी कम हो जाती है।

यह सवाल उठाता है: न्यूट्रॉन स्टार की अंतिम नियति क्या है? क्या यह हमेशा इतना चुंबकीय, गर्म और तेज़ घूमता रहता है या क्या यह किसी कमजोर चुंबकीय क्षेत्र के साथ ठंड, अत्यंत घने स्टार कोर के रूप में अपमानित करता रहता है या इसकी कुछ विशेषताएं (विशेष रूप से चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और स्पिन) पर रहता है हमेशा के लिए ऊंचा स्तर (या कम से कम कई सैकड़ों अरबों वर्ष)?

जवाबों:


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यह सवाल उठाता है: न्यूट्रॉन स्टार की अंतिम नियति क्या है?

न्यूट्रॉन तारे हमेशा गर्म नहीं रह सकते। न्यूट्रॉन तारे शांत होते हैं क्योंकि वे विकिरण करते हैं। (इसे रेडियेशनल कूलिंग कहा जाता है।) अपने गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र को छोड़कर जो न्यूट्रॉन स्टार के आसपास के क्षेत्र में स्पेसटाइम को विकृत करता है, ज्यादातर लोन न्यूट्रॉन स्टार धीरे-धीरे समय के साथ दूर हो जाते हैं, अंततः अनिवार्य रूप से अदृश्य हो जाते हैं। उन ठंडे, अकेला न्यूट्रॉन सितारों का पता लगाने का एक तरीका उनके पीछे तारों के गुरुत्वाकर्षण लेंसिंग का निरीक्षण करना है।

चुंबकीय क्षेत्र और रोटेशन के संबंध में, वे भी समय के साथ गिर जाते हैं। एक न्यूट्रॉन स्टार का घूर्णन चुंबकीय क्षेत्र बनाता है, लेकिन यह चुंबकीय क्षेत्र घूर्णन दर को रोक देता है।

न्यूट्रॉन सितारों के लिए एक वैकल्पिक भाग्य गुरुत्वाकर्षण पतन और एक ब्लैक होल का निर्माण करना है। यह कई तरीकों से हो सकता है। एक विशाल न्यूट्रॉन तारा अपनी धीमी गति से घूमने की दर के परिणामस्वरूप गिर सकता है। प्रारंभिक रैपिड रोटेशन गुरुत्वाकर्षण पतन से बाहर निकलता है, लेकिन यह अब काम नहीं करता है जब न्यूट्रॉन स्टार की रोटेशन दर गिरती है।

कुछ न्यूट्रॉन तारे पृथक नहीं होते हैं। इसके बजाय वे कई स्टार सिस्टम के सदस्य हैं। न्यूट्रॉन तारे एक साथी तारे से सामग्री खींच सकते हैं और अंततः बड़े पैमाने पर ढह सकते हैं। अंत में, कुछ न्यूट्रॉन तारे एक दूसरे को निकट से परिक्रमा करते हैं। इस की खोज, हुल्स-टेलर बाइनरी, भौतिकी में 1993 के नोबेल पुरस्कार के लिए नेतृत्व किया। वे निकटवर्ती न्यूट्रॉन तारे गुरुत्वाकर्षण तरंगों का उत्सर्जन करते हैं, जिससे कक्षा का क्षय होता है। वे न्यूट्रॉन सितारे अंततः टकराते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक बार फिर गुरुत्वाकर्षण का पतन होता है।


यह देखते हुए कि सफेद बौनों को काले बौने में बदलने के लिए संभावित रूप से सैकड़ों अरबों साल लगेंगे, एक नवजात न्यूट्रॉन तारे को चुंबकीय क्षेत्र के साथ ठंड, गैर-कताई द्रव्यमान के रूप में मरने के लिए कितना समय लगेगा जो कि इसकी तुलना में मुश्किल है। हमारा सूरज?
यूस्टे इगो

आप क्यों कहते हैं कि अधिकांश न्यूट्रॉन सितारे अकेले हैं? अधिकांश युवा पल्सर पृथक नहीं हैं? स्पष्ट रूप से पुराने पल्सर बाइनरी सिस्टम में परिभाषा के अनुसार हैं, लेकिन ये दुर्लभ हैं, प्रतिनिधि नहीं।
रोब जेफ्रीज

@RobJeffries - यह एक धारणा थी, शायद अनुचित, इस तथ्य के आधार पर कि ज्यादातर स्टार सिस्टम बायनेरिज़ (अयस्क अधिक) हैं। उस ने कहा, एक सुपरनोवा जो एक बाइनरी सिस्टम में एक न्यूट्रॉन स्टार बनाता है, एक साथी स्टार को अस्वीकार कर सकता है। OTOH, कई बाइनरी पल्सर की खोज की गई है।
डेविड हैमेन

अधिकांश युवा पल्सर अलग-थलग हैं और उच्च गति पर चल रहे हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि सुपरनोवा विस्फोट (विशेषकर बाइनरी सिस्टम में) को सममित नहीं माना जाता है। हां, जटिल हिस्टरी के साथ कुछ बाइनरी पल्सर हैं।
रोब जेफ्रीज

@RobJeffries - मैंने "कुछ न्यूट्रॉन सितारों को अलग-थलग नहीं किया जाता है" कई न्यूट्रॉन सितारों को बदल दिया और हुल्स-टेलर बाइनरी पर विस्तार से जोड़ा।
डेविड हैमेन

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न्यूट्रॉन सितारों में बहुत छोटी ऊष्मा क्षमता होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि वे बड़े पैमाने पर पतित fermions से मिलकर बनता है और गर्मी की क्षमता को और अधिक दबा दिया जाता है, यदि अपेक्षित रूप से, उन fermions एक अतिसुविधाजनक स्थिति में हैं।

इसके (कम से कम) दो परिणाम हैं:

(ए) वे बहुत तेजी से शांत हो जाते हैं - न्युट्रीनो उत्सर्जन प्रक्रियाएं पहले में बहुत प्रभावी होती हैं 105 साल या तो न्यूट्रॉन स्टार के जीवन में, अपने आंतरिक तापमान को कुछ कम करने के लिए 107 K और सतह का तापमान <106 के। उसके बाद, प्रमुख शीतलन प्रक्रिया फोटोन सतह से उत्सर्जित होती है (αटी4) और न्यूट्रॉन तारे तेजी से देखने के बाद फीके पड़ जाते हैं।

(b) हालाँकि, कम ऊष्मा क्षमता का अर्थ यह भी है कि यदि आपके पास ऊर्जा को जोड़ने का कोई तरीका है, तो न्यूट्रॉन तारे को गर्म रखना आसान है - जैसे कि घर्षण द्वारा घूर्णन का चिपचिपा विघटन, अंतरालीय माध्यम से अभिवृद्धि या ओमी ताप द्वारा चुंबकीय क्षेत्र।

कोई भी पृथक न्यूट्रॉन स्टार सतहों को तापमान से बहुत नीचे मापा नहीं गया है 106K - अर्थात सभी देखे गए पृथक न्यूट्रॉन सितारे कम उम्र में हैं। याकोवलेव और पेथिक (2004) की धारा 5.7 में स्थिति को संक्षेप में प्रस्तुत किया गया है । बिना किसी पूर्वाभ्यास के, एक न्यूट्रॉन स्टार केवल एक अरब वर्षों में 100K तक पहुंच जाएगा - यह पहले से ही पूरी तरह से अदृश्य है। पुराने न्यूट्रॉन सितारों के लिए रीहिटिंग तंत्र को कुछ भूमिका निभानी चाहिए , लेकिन याकॉवलेव और पेथिक राज्य के रूप में: "दुर्भाग्य से, ऐसे तारों के थर्मल राज्यों पर कोई विश्वसनीय अवलोकन डेटा उपलब्ध नहीं है"। अंत में, किसी को वास्तव में पता नहीं है कि दीर्घकालिक क्या है (>106 वर्ष) न्यूट्रॉन सितारों का भाग्य उनके तापमान के संदर्भ में है।

स्पिन और चुंबकीय क्षेत्र के संबंध में स्थिति अधिक सुरक्षित है। अलग - अलग न्यूट्रॉन स्टार को स्पिन करने या अपने चुंबकीय क्षेत्र को पुन: उत्पन्न करने के लिए समान तंत्र उपलब्ध नहीं हैं । दोनों को समय के साथ क्षय होने की उम्मीद है और वास्तव में स्पिन-डाउन दर और चुंबकीय क्षेत्र की ताकत अंतर से जुड़ी हुई है, क्योंकि स्पिन-डाउन तंत्र चुंबकीय द्विध्रुवीय विकिरण का उत्सर्जन है। चुंबकीय क्षेत्र धाराओं की पीढ़ी के माध्यम से घटता है जो तब ऑयली डिसिपेट (गर्मी का स्रोत प्रदान करता है) या शायद हॉल के प्रभाव से उत्पन्न धाराओं या एंबिपोलर डिफ्यूजन के माध्यम से अधिक तेजी से होता है।

शुद्ध चुंबकीय द्विध्रुवीय विकिरण के लिए, एक भविष्यवाणी करता है Ω˙αΩ3। के लिए विशिष्ट सतह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत108टी, पल्सर कुछ सेकंड में लगभग एक मिलियन वर्षों से कम समय तक घूमता है, जिस बिंदु पर "पल्सर गतिविधि" बंद हो जाती है और हम उन्हें और अधिक नहीं देख सकते हैं, जब तक कि वे बाइनरी सिस्टम में नहीं होते हैं और क्रम में द्रव्यमान में होते हैं उन्हें फिर से पालने के लिए। दुर्भाग्य से, यह बताने के लिए बहुत कम अवलोकन संबंधी प्रमाण हैं कि कैसे तेजी से चुंबकीय क्षेत्र क्षय होता है (क्योंकि हम पुराने, पृथक न्यूट्रॉन सितारों को नहीं देखते हैं!)। बी-फील्ड का क्षय बहुत तेज नहीं हो सकता है , निश्चित रूप से समयसीमा इससे अधिक लंबी है105वर्षों। बी-फील्ड क्षय समयसीमा के सैद्धांतिक अनुमान अरबों वर्षों की तरह अधिक हैं। यदि यह सिद्धांत सही है, तो पल्सर तंत्र के बंद होने के बाद भी न्यूट्रॉन तारे बहुत तेज़ी से नीचे घूमते रहेंगे।

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