Forme des étoiles à neutrons

J'ai entendu dire que plus un objet tourne, moins il s'agit d'une vraie sphère. En utilisant cette logique, la plupart des étoiles à neutrons seraient loin d'être sphériques, en général quelle forme ont la plupart des étoiles à neutrons?

rotation neutron-star

— kingW3
source

Considérez qu'en diminuant, la gravitation augmente également, donc il y a deux effets qui fonctionnent l'un contre l'autre, plus la rotation rapide veut étirer l'équateur, plus la gravitation travaille contre cela.

— userLTK

Gardez à l'esprit que les étoiles à neutrons ont généralement de forts champs magnétiques, et il semble que dans des cas extrêmes, le champ magnétique peut induire une distorsion de forme. Selon Kazuo Makishima et al, la distorsion peut être suffisante pour "déformer le magnétar en une forme allongée, comme un ballon de football, qui vacille en tournant".

— PM 2Ring

Voir astronomy.stackexchange.com/questions/10376/…

— Rob Jeffries

Donc, en général, les étoiles à neutrons ne sont pas si loin d'une sphère car la gravité domine la rotation, donc la plupart des déformations proviennent de la relativité, c'est-à-dire de la contraction de la longueur.

— kingW3

Réponses:

Je ne pense pas que vous trouverez une seule forme convenue pour une étoile à neutrons en rotation, notamment parce que nous n'avons pas de modèle unique convenu pour l'équation d'état du matériau dans une étoile à neutrons (qui est plus complexe que la nom suggère).

J'ai trouvé un article ouvertement disponible (je suis sûr qu'il y en a plus) qui vous donnera une idée approximative de la complexité de la modélisation de la forme des étoiles à neutrons. Comme vous le verrez, la difficulté de ne pas avoir de modèle unique pour une équation d'état (EOS est le raccourci généralement utilisé) n'est qu'un problème.

Je pense que "ellipsoïde" devrait être considéré comme une approximation, bien que ce ne soit pas quelque chose que je considérerais comme écrit dans la pierre.

N'oubliez pas que pour être utile, un document doit fournir non seulement un modèle pour ce que pourrait être la forme, mais aussi que quelqu'un doit fournir un moyen de mesurer cela, ce qui est difficile. Je pense que l'un des espoirs pour la nouvelle ère de l'astronomie des ondes gravitationnelles est de pouvoir (éventuellement) faire des mesures plus utiles et qui nous aideront à étudier l'intérieur des étoiles à neutrons.

C'est donc une question ouverte, je pense.

@ Rob-Jeffries a posé une question en commentaire sur les nombres typiques de la déformation, et j'ai répondu en commentaire mais les commentaires peuvent être supprimés par le système, donc j'ajoute ces informations en tant que modification:

Dans la première section de l'article que j'ai liée, ils citent des déformations fractionnaires comme étant généralement , peut-être dans des cas spéciaux et dans des cas extrêmes jusqu'à . Cependant, un autre article donne une analyse basée sur la rigidité crustale et une très petite déformation pour une étoile à neutrons particulière. L'article que j'ai aimé initialement décrit une limite supérieure basée sur des considérations d'ondes gravitationnelles, je pense, plutôt qu'une analyse générale. $10^{−5}$ $10^{−4}$ $10^{−3}$

— StephenG
source

Mieux si vous avez donné un ordre d'estimation de la magnitude pour l'importance de ces considérations. L'étoile à neutrons à rotation la plus rapide a une période de 1,4 ms.

— Rob Jeffries

10^{- 5}

$10^{-5}$

10^{- 4}

$10^{-4}$

10^{- 3}

$10^{-3}$

Je pense que c'est le point que je voulais que vous fassiez. Une étoile à neutrons à rotation maximale a une période de rotation de l'ordre de 0,3 ms. Même les étoiles à neutrons rotatifs connues les plus rapides sont beaucoup plus lentes que cela. Donc, pour regarder, ils seraient sphériques. Le changement de forme est très subtil.

— Rob Jeffries

Toujours pas au point. Quelle période de rotation correspond à "typiquement"?

— Rob Jeffries

@ rob-jeffries: Je n'ai jamais vu de distribution pour les périodes de rotation des étoiles à neutrons, donc je serais réticent à donner une valeur "typique". Je serais intéressé à voir une telle distribution, en fait.

— StephenG

La compréhension actuelle est que l'étoile est un sphéroïde oblat . Un exemple extrême est illustré ci-dessous.

Pour une étoile à neutrons, la différence entre le diamètre polaire et le diamètre équatorial est d'environ 10% et ressemblerait davantage à ceci:

— dantopa
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10% semble extrême. Quelle serait la période de rotation?

— Rob Jeffries

@Rob Jeffries: Je vais chasser la référence et l'envoyer. J'adorerais une autre opinion.

— dantopa

-1

Logiquement, ils devraient être sphériques car les objets de gravité plus élevée ont tendance à s'effondrer dans les sphères. Les étoiles à neutrons sont extrêmement denses et ont une gravité élevée. Cependant, pour autant que nous le sachions, ils tournent également extrêmement rapidement (par exemple, les pulsars). Il devrait être que plus ils tournent vite, plus ils ressemblent à des disques (comme une ellipse ou une légère possibilité de plus d'un disque dans les cas extrêmes). Ainsi, en fonction de la vitesse de rotation, sphère pour une vitesse de rotation nulle à assez élevée, ellipse pour une vitesse de rotation élevée, ou peut-être même un disque pour une vitesse de rotation extrêmement élevée. Il y a place pour un débat ici, mais c'est ainsi que je le vois logiquement.

Edit: Par ellipse, je veux dire une ellipse en 3 dimensions, comme un œuf, mais "écrasé dans l'autre sens". Fondamentalement, une sphère étendue sur son équateur. Plus il tourne vite, plus il doit être déformé (étiré le long de l'équateur). La réponse de Dantopia montre la forme que je décris.

— Jonathan
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Cette réponse n'ajoute rien.

— theonlygusti

Vous ne verrez jamais une étoile à neutrons en forme de disque. Je suis tout à fait sûr qu'une étoile à neutrons tournerait plus vite que la vitesse de la lumière à ce moment-là et qu'elle aurait longtemps été séparée avant de se rapprocher de ce point.

— zephyr

@zephyr Vous avez peut-être raison, d'où la raison pour laquelle j'ai dit peut-être en forme de disque (je ne sais pas s'ils peuvent ou peuvent jamais former cette forme. Des sphères et devenant plus une ellipse, plus larges sur l'équateur avec des vitesses de rotation plus élevées devraient être ce qui est observé. être intéressant de savoir s'ils peuvent tourner assez vite pour former un disque ou si cela dépasserait la vitesse de la lumière comme vous le mentionnez.

— Jonathan

Et, dans la direction opposée, vous n'allez pas voir une étoile à neutrons sans rotation, car l'étoile à neutrons a toujours le moment angulaire du noyau de l'étoile effondrée, ce qui entraînera toujours un spin extrêmement rapide.

— David Richerby

@Rob Jeffries Je voulais dire essentiellement une ellipse 3D, bonne prise! J'ai modifié ma réponse en conséquence.

— Jonathan