Деление нейтронной звезды

[Антикосмит]

Не спрашивайте как.

Рассмотрим гипотетический процесс, когда нейтронная звезда в результате каких-то событий потеряет часть своей массы. Гипотетически такое можно представить. Что при этом произойдет? Взрыв в результате расширения? Постепенное расширение в результате денейтронизации материи? Образование белого черного карлика? Каким может быть энергетический баланс расширения? Какие элементы при этом будут образовываться преимущественно? Тяжелые или легкие?

Период полураспада свободного нейтрона 10 минут.

Я к чему клоню. Если возможно провести денейтронизацию материи с преимущественным выходом легких элементов, то можно запустить вспять процесс синтеза и отменить отсрочить тепловую смерть Вселенной. Ну и вообще как механизм преобразования материи через превращения в нейтронную массу, а после во что угодно.

[Антикосмит]

Вообще, конечно, ответ лежит на поверхности. Во-первых по-слухам известно, что поверхность нейтронных звезд покрыта или включает тяжелые ядра или даже атомы элементов, а во-вторых это было бы слишком хорошо, если бы можно было таким образом перегонять "перегоревшую" материю на водород или гелий. Закон сохранения где-то должен будет нарушаться в таком случае...

Итого, скорее всего будет либо черный карлик (остывший в результате расширения) либо пылевая туманность с преобладанием тяжелых элементов.

[Антикосмит]

Должен существовать также канал распада свободного нейтрона в связанное состояние — атом водорода (  1 1 p + e − =  1 H ) : }

Этот канал был предсказан в 1947 году^[4], однако до сих пор не наблюдался: из экспериментов известно лишь, что вероятность такого распада меньше 0,27 %. Теоретически ожидаемая вероятность распада в связанное состояние по отношению к полной вероятности распада равна 3,92⋅10⁻⁶

[Serge V Iz]

Вроде бы, даже в обычных ядрах обычных атомов энергия связи сильно превышает избыток энергии нейтрона. Оттого он даже там (связанный) стабилен. А в нейтронной звезде... Сколько там должен быть дефект массы, в сотни раз выше? (Соответственно, вероятность такого распада на сотни порядков ниже?)

[Антикосмит]

Я о другом. Смысл в том, чтобы каким-то образом испарить или оторвать часть материи от звезды, чтобы она перешла обратно через предел при котором начинается нейтронизация. И что при этом произойдет.

[Serge V Iz]

Я о другом. Смысл в том, чтобы каким-то образом испарить или оторвать часть материи от звезды, чтобы она перешла обратно через предел при котором начинается нейтронизация. И что при этом произойдет.

Если каким-то образом отодрать от нейтронной звёзды кусочек достаточно маленькой массы, то, по моим представлениям, да. Нейтроны в нём а) как им и положено, раздвинутся на приличное расстояние (примерно как в ядре атома) и б) спонтанно распадутся на более мелкие конструкции (тоже примерно с ядро атома, т.к. у более крупных конструкций энергия связи мала) и в) частью честно распадутся, испуская искомые протоны и электроны с гамма и нейтринами.

Разумеется, это всё будет сопровождаться эпическим фейерверком бурным выделением энергии. Но ведь, на отдирание кусочка от нейтронной звёзды необходимо затратить несравненно больше энергии?

[Антикосмит]

Тут весь вопрос в том, что получится в итоге. Ситуация гипотетична. Может в природе такого вообще никогда не было. Но с другой стороны может прилететь какой-нибудь релятивистский метеорит, который выбьет кусок и не поглотится сам. Хотя, при таком раскладе всё распылится скорее. Или сценарий а-ля черная дыра против нейтронной звезды, где ЧД обдерет НЗ до перехода той к разуплотненному состоянию.

[Serge V Iz]

Несколько кандидатов в события вида

черная дыра против нейтронной звезды

было зарегистрировано детекторами гравитационных волн. Ничего сильно примечательного (в буквальном, визуально-наблюдательном смысле) там не нашлось, из-за чего предполагается, что будет черная дыра, гигантский дефект массы, и выброс энергии в форме гравитационных волн.

А дальше что с ними делать непонятно. Удобную научную ручку к этой форме рассеивания энергии ещё не придумали, всё это где-то рядом с областью предположений.

[Антикосмит]

В связке ЧД против НЗ важно поймать момент перехода через рубеж, отделяющий белый карлик от нейтронной звезды по массе. Или это и имелось в виду? А просто таких систем полно должно быть. Я почему-то думаю, что переток массы возможен, небольшой, но по времени мы не ограничены.

[Дем]

В случае сближения двух НЗ или НЗ и ЧД одна из НЗ вполне может переполнить предел Роша и выдать своё содержимое наружу.
ИМХО, образовавшиеся капли достаточно быстро распадутся на устойчивые атомы, в основном тяжёлые (железо и тяжелее)

[mihalchuk]

Ну это задача не то, что для Нобеля, а по основам мироздания. Значит, ко мне. 
Параметры нейтронной звезды включают скорость вращения и температуру. Чтобы порвать, надо её либо сильно раскрутить, либо нагреть (нагревать) так интенсивно, чтобы она не успевала переизлучать. Если масса нейтронной звезды будет уменьшаться, то часть нейтронов будет распадаться. Но свободных протонов там, скорее всего не будет, а будет месиво нуклонов, связанное действием ядерных сил.

[Антикосмит]

Расширение пойдет с поверхности, т.к. там давление меньше и распад нейтронов будет происходить именно там. Другой вопрос сама кинетика. Будет иметь процесс взрывной характер или кора будет набухать и увеличиваться в объеме как пена.

[Feol]

В случае сближения двух НЗ или НЗ и ЧД одна из НЗ вполне может переполнить предел Роша и выдать своё содержимое наружу.
ИМХО, образовавшиеся капли достаточно быстро распадутся на устойчивые атомы, в основном тяжёлые (железо и тяжелее)

Мне кажется возможным, что что между нейтронной звездой и чёрной дырой может существовать некое промежуточное устойчивое состояние очень плотной материи, в которой ещё нет разделения на материю и антиматерию в привычном нам виде. А гравитация работает. Условные преоны какие-нибудь. Некая x-материя за пределами Стандартной модели, куда-то в сторону теорий великого объединения. Оказавшись "снаружи", эта материя начинает расширяться и превращается в примерно равное число уже более привычных частиц и античастиц (вероятно, с небольшим их дефицитом), которые затем бурно аннигилируют с огромным выделением энергии. Аналогично стадии, которая, как считается, могла быть при Большом взрыве. Тут, как наблюдаемый эффект, возникают гамма-всплески. Причем, может быть так - два (или более) тела сближаются, небольшая часть x-материи вырывается наружу, взрывается, излучение слегка отталкивает тела друг от друга. Буквально на несколько минут. Так возникают прекурсоры, наблюдаемые перед многими гамма-всплесками. Потом тела снова окончательно сближаются, происходит выброс большой уже массы, которая взрывается второй раз, совсем не по детски. Это основной гамма-всплеск.

[SONY]

Просто хочу напомнить, что уран, торий, висмут - они полностью рождены нейтронными звёздами... Львиная доля золота, платины, иридия, йода, ксенона - тоже.
Выброс кусков вещества нейтронных звёзд - явление регулярное во Вселенной. Происходит при их столкновении друг с другом.
Обращаю внимание: получаются именно тяжёлые элементы, а не водород или ещё что такое лёгкое.

[Антикосмит]

Просто хочу напомнить, что уран, торий, висмут - они полностью рождены нейтронными звёздами... Львиная доля золота, платины, иридия, йода, ксенона - тоже.
Выброс кусков вещества нейтронных звёзд - явление регулярное во Вселенной. Происходит при их столкновении друг с другом.
Обращаю внимание: получаются именно тяжёлые элементы, а не водород или ещё что такое лёгкое.

Ну это уже понятно было. Другой вопрос можно ли эту нейтронную материю как-то управляемо преобразовывать? Например, распылять, чтобы получать легкие элементы или как-нибудь облучать трехмерными стоячими волнами какого-нибудь гиперзвука, чтобы иметь возможность задать шаг конденсации ядер.

[opinion]

Просто хочу напомнить, что уран, торий, висмут - они полностью рождены нейтронными звёздами... Львиная доля золота, платины, иридия, йода, ксенона - тоже.
Выброс кусков вещества нейтронных звёзд - явление регулярное во Вселенной. Происходит при их столкновении друг с другом.
Обращаю внимание: получаются именно тяжёлые элементы, а не водород или ещё что такое лёгкое.

Но они же не напрямую получаются. Образуется большое количество нейтронов, которые захватываются ядрами окружающего вещества (r-процесс).

[Feol]

Да, как я понимаю, просто нужны сильные потоки нейтронов. Но это не обязательно требует и не обязательно как-то связано с предварительным образованием нейтронных звёзд.

[SONY]

Но они же не напрямую получаются. Образуется большое количество нейтронов, которые захватываются ядрами окружающего вещества (r-процесс)

Хотя и то, и то называют R-процессом, не стоит путать тот R-процесс, что при взрыве сверхновой, и тот, что при слиянии нейтронных звёзд, ибо "The underlying nuclear mechanisms differ significantly from those at action in SN scenarios. In particular, fission plays a major role in recycling heavy material"*. Т.е. R-процесс при столкновении нейтронных звёзд - это по большей части процесс деления большого на мелкие части, а не наращивания. Захват нейтронов, разумеется, тоже идёт, но захватывают их по большей части уже и без того тяжёлые ядра.

* - R-Process Nucleosynthesis in Dynamically Ejected Matter of Neutron Star Mergers

Другой вопрос можно ли эту нейтронную материю как-то управляемо преобразовывать? Например, распылять, чтобы получать легкие элементы или как-нибудь облучать трехмерными стоячими волнами какого-нибудь гиперзвука, чтобы иметь возможность задать шаг конденсации ядер.

Если мы рассуждаем сугубо гипотетически, то потратив какое-то огромное количество энергии мы, конечно, можем распылить нейтронную звезду на отдельные нейтроны.
Если говорить хоть немного реалистично, то даже астероид совершенно непонятно как разобрать на отдельные элементарные частицы, не то, что нейтронную звезду... При попытке вкладывать всё больше энергии мы просто будем получать всё более высокую кинетическую энергию разлетающихся осколков, но при этом не добьёмся, чтобы они становились отдельными протонами и нейтронами вместо ядер.
Вырванное из нейтронной звезды вещество будет самопроизвольно делиться на всё меньшие структуры и испытывать бета-распад, пока не образуются относительно стабильные структуры в виде привычных нам ядер из второй половины таблицы Менделеева.
Конечно, при делении образуются свободные нейтроны, но задолго до распада на водород они будут захвачены окружающими ядрами. Так что получить вновь водород из нейтронных звёзд не получится. Да и не нужно это: чем вам энергия деления урана не подходит для борьбы с тепловой смертью Вселенной, зачем обязательно снова синтез лёгких элементов запускать?..

[opinion]

"The underlying nuclear mechanisms differ significantly from those at action in SN scenarios. In particular, fission plays a major role in recycling heavy material"*. Т.е. R-процесс при столкновении нейтронных звёзд - это по большей части процесс деления большого на мелкие части, а не наращивания. Захват нейтронов, разумеется, тоже идёт, но захватывают их по большей части уже и без того тяжёлые ядра.

* - R-Process Nucleosynthesis in Dynamically Ejected Matter of Neutron Star Mergers

Пробежал статью по диагонали. Насколько понял, там ничего не говорится о непосредственном образовании тяжёлых ядер из нейтронной жидкости. Пишут, что нейтронов так много, что они захватываются настолько быстро, что кроме бета-распада образовывающихся ядер нужно учитывать деление.

[Iv-v]

Вообще, интересная с философской точки зрения идея. )
Если встречаются два кладбища материи, то в сумме получается не два, а полтора кладбища, а ещё половина кладбища воскресает.