ΑΣΤΕΡΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

download ΑΣΤΕΡΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

of 17

description

Εδώ θα βρείτε την πλήρη Μαθηματική ανάπτυξη της θεωρίας για τους Αστέρες Νετρονίων. Σίγουρα τα σύνθετα μαθηματικά που χρησιμοποιούνται δυσκολεύουν την ανάγνωση του άρθρου, αλλά μπορείτε, αγνοώντας τις δυσνόητες πράξεις, να πάρετε μία καλή εικόνα για το τι ακριβώς είναι αυτό το εξωτικό είδος αστέρων που πρόσφατα (1967) ανακαλύφθηκε. Για όσους μελετούν Αστρονομία (είτε σε κάποιο πανεπιστήμιο είτε ατομικά) είναι μία ολοκληρωμένη εργασία που μπορεί να αποτελέσει ένα χρήσιμο εργαλείο για την όποια μελέτη τους. Θα πρέπει να τονισθεί ότι είναι ουσιαστικά η συνέχεια της ανάρτησης μου "ΛΕΥΚΟΙ ΝΑΝΟΙ" (Μάιος 2013) στην ίδια ιστοσελίδα. Τα δύο άρθρα είναι πλήρως συμβατά ως προς το ύφος και τα χρησιμοποιούμενα μαθηματικά.

Transcript of ΑΣΤΕΡΕΣ ΝΕΤΡΟΝΙΩΝ

  • 1.

    . , , 3 < < 10 , , . .

    :

    . , .

    . = 106 = 107 . 2 , , Kelvin Helmholtz1, 2108 5108 . 5 < < 10 , (Supernova) . 1011-1012 . ( ) 109 . 100 108 .

    . . . . , , 2 . . 3.

    1 Virial, ,

    ( ), (). () . Kelvin-Helmholtz 2 : p + e- n + e

    3 1927 Werner Heisenberg ()

    , () . : xp>h ( h Plank)

  • . .

    . ,

    , , , . , .

    . ,

    , , , , x . , xp>h, x , ( ) .

    2.

    (3 < < 10 ), 4, : - () = 107

    4 11H 42He + 2e+ + 2ve +

    He, . , . , . Kelvin - Helmholtz, .

    4 Ejnar Hertzprung Henry Norris Russell,

    Sp Mpg . , , . , , (Mpg=-6, Sp=O5) (Mpg=12, Sp=9). . , , .

  • 1: () () .

    () , (He), . , . , . () , . , , . . ( 1)

    - He = 2108

    42He +

    42He + 100 KeV 84Be

    Be He = 2108

    84Be +

    42He 126C + 7,3 MeV 5

    - C He = 5108

    12

    6C + 42He 168O + 7,15 MeV

    , (He) . , (C) (O). He , C He, , .

    5

    (triple alpha reaction) .

  • , , . , 6 () . , [

    52

    32,6.( ).( ).

    e

    e e p

    hP

    m m

    ]. (1) 7

    . , Lc (Lc Tc

    40), 8. . (3 < < 5 ), , , , 5108, . -. (5 < < 10 ), , . :

    126C +

    126C 2412Mg

    12

    6C + 12

    6C 2010Ne + 42

    126C +

    42 168

    , , 9. ,

    6 ( ),

    .

    7 , ,

    52

    30,0485.( ).( ).

    e

    e e p

    hP

    m m

    (1) , 2,6 0,0485. 8 1011 L

    Eddington 100 9 , (Lc Tc

    120)!

  • , ! : , ( Fe), , . Chandrasekhar, (Fe>MCh) . . . , :

    5626Fe + hv 13 42He + 4n

    He :

    42He + hv 2p + 2n + 2e-

    . . , , :

    p + e- n + e

    (e) , , . . ( 10 sec)! . ( ). , , .

    2:

    (Supernova)

  • . Fe He , 10 >56. , , , . 3. . .

    , . , r dr, , :

    24 . . ( )dM r dr r 11

    :

    24 . ( )dM

    r rdr

    12

    :

    3 3

    3

    4 4

    3

    M M

    r r

    ( (r), , - (r) :

    24dM r dr :

    2( ) 4M r r dr

    3

    2

    3

    rr dr :

    10

    . ( ), . 11

    . 12 .

  • 3 34

    ( ) 4 ( )3 3

    r rM r M r

    (2)

    (. ) . 13

    , : 3 34

    ( ) 4 ( )3 3

    r rM r M r

    ,

    :

    3

    2

    4. .

    3 . .

    G r

    dP drr

    :

    24 . . . .3

    dP G r dr

    , :

    24 . . .3

    dP G r dr

    : 2

    24 . . .3 2

    rP G

    ,

    :3

    3

    4

    M

    r

    :

    2 2

    2 6

    4 9. . .

    3 16 . 2

    M rP G

    r

    :

    2

    , 4

    3 .

    8 .c NS

    GMP

    r 14 (3)

    =2=4.1033gr , G=6,67.10-8 1 3 2. .secgr cm , r=106cm 15 :

    13 ,

    2

    ( ). ( ).

    GM rdP r dr

    r

    ( 2013 ) 14

    , . 15

    r=106cm

  • 8 1 3 2 33 2 2

    35

    , 6 4 4 2

    3.6,67.10 . .sec .(4.10 )1,27.10

    8.3,14.(10 ) .c NS

    gr cm gr dynP

    cm cm

    (4)

    :

    P=1,3.10152

    dyn

    cm

    (4), , 1020 (100 ) , !!!

    , : , ;

    16 . , . ,

    p + e- n + e

    17 . . :

    2nv ,

    , , :

    21. . .

    3n n n nP n m v

    18

    19 :

    2 23n xv v

    16

    , . 17

    Pauli, , ( ) . spin e- , x p,

    Plank (h) 18

    ( ,( 2013) 19

    2 2 2 2

    e x y zv v v v 2 2 2, ,x y zv v v

    x, y, z . 2 2 2

    x y zv v v 2 2 2 2 23e x x x xv v v v v

  • :

    2. .n n n xP n m v (5)

    , , : .p mv ,

    :

    2 2 2.x n xp m v

    :

    2.n x

    n

    n

    n pP

    m (6)

    2xp n

    x. ( ) Heisenberg

    : xh

    px

    , Pauli

    . , , , . .

    1 1

    ( )n nn n

    neutronn V

    V n .

    x , :

    34 ( )3

    nV x

    : 1

    3 3 31 4 3 3

    .( ) ( ) ( )3 4 4n n n

    x x xn n n

    Heisenberg :

    x

    hp

    x

    : 1

    33

    ( . )4

    x

    n

    hp

    n

    : 1 1

    3 34

    ( ) . .3

    x ep h n

    (7)

    2 2( )x xp p (6) (7) : 2 2

    23 34

    .( ) . .3

    n n

    n

    n

    n h n

    Pm

  • : 2 52

    3 34

    ( ) . .3

    n

    n

    hP n

    m

    .

    n

    n p

    nm

    :

    52

    32,6.( ).( ).

    n

    n n p

    hP

    m m

    (8)

    276,626.10 .sech erg , mn=241,673.10pm gr

    ( 6) =2.1014 :

    1nA

    Z , 20

    , (8), :

    34 26,82.10 /nP dyn cm (9)

    , (4) (9), . 4. - . Chandrasekhar . Chandrasekhar , . , .

    :

    ,

    ,c NSP nP :

    ,c NS nP P

    20

    =1 . =1

  • (3) (8) :

    52 2

    34

    3 .2,6.( ).( )

    8 . .n n p

    GM h

    r m m

    3

    3

    4

    M

    r

    :

    52 2 33

    4

    3

    3 . 42,6.( ).( )8 . .n n p

    M

    GM h r

    r m m

    : 52 2

    34 5

    3 . 3 12,6.( ).( ) .

    8 . 4 . .n n p

    GM h M

    r m m r

    r

    mn=mp :

    2

    1/3

    5/3 5/32,008. .

    . . .n p

    hr

    G m m 21

    :

    2

    1/3

    8/3 5/32,008. .

    . .p

    hr

    G m (10)

    , , , ( ) ( ). ( ), , ( ) , . , :

    25/3 1/3

    5/3 8/3 5/3

    5/3

    2 5/35/3 1/3

    8/3

    2,008

    2,008

    e

    e p p e pWDe

    NS e p en

    p

    h

    Gm m m mr

    hr m m m

    Gm

    5/3.p

    WD e NS

    e

    mr r

    m

    21

    Oppenheimer-Volkoff-Snyder .

  • 5/3 578p

    e

    e

    m

    m

    22 . 5. - Oppenheimer-Volkoff-Snyder , , 23. , , .

    , ( px=m.vx), , , (x.px>h) . , ( ) , . , Chandrasekhar, , . Oppenheimer-Volkoff-Snyder (MOVS) : (5) :

    2. .n n n xP n m v

    2 .x x xv v v

    xx

    n

    pv

    m

    :

    . . . . .xn n n x n n x xn

    pP n m v P n v p

    m

    : 1 4

    3 34( ) . . .3

    n n xP h n v

    22

    ( 12C, 16O ), e=A/Z2. mp/me = 1836 e

    -5/3=2

    -5/3 0,315, : rWD/ rNS = 578 23

    , , x Heisenberg (x.px>h) px . ( px=m.vx) vx ( ).

  • 1 1

    3 34

    ( ) . .3

    x np h n

    (7) 3.

    xv

    ( c) xv =c ,

    () :

    1 4

    3 34

    ( ) . . .3

    n nP h c n

    24 :

    4

    30,123. . .n nP h c n (11)

    (n c), :

    ,c NS nP P

    : 42

    34

    3 .. 0,123. . .

    8

    GMhc n

    R

    nn 25

    .n

    n p

    nm

    : 42

    34

    3 .. 0,123. . .( )

    8 .n p

    GMhc

    R m

    34

    3

    M M

    VR

    : 42

    34

    3

    3 .. 0,123. . .( )

    48. . .

    3n p

    GM Mhc

    RR m

    :

    42 4/3

    34 4/3 4

    3 . 3. 0,123.( ) . .

    8 4 ( . ) .n p

    GM Mhc

    R m R

    24

    ,

    . : 2 .x x xv v v

    25 .(

    2)

  • () R4,

    [3

    8,

    4

    33

    ( )4

    0,123]

    , :

    3

    22 2

    . 10,06.( ) .

    .OVS

    n p

    h cM

    G m

    ,

    1nA

    Z

    :

    3

    22

    . 10,06.( ) .OVS

    p

    h cM

    G m (12)

    Oppenheimer-Volkoff-Snyder (MOVS) 26

    Chandrasekhar Oppenheimer-Volkoff-Snyder, :

    3

    22

    2

    3

    22 2

    . 10,06.( ) .

    . 10,06.( ) .

    .

    pOVSe

    Ch

    e p

    h c

    G mM

    M h c

    G m

    e=2 27 :

    4OVS ChM M

    MOVS , .

    0,7 < MOVS < 3,2

    MOVS . , ! . 6. -

    . ,

    26

    . 27

    n=1, e=2

  • , Chandrasekhar, . , , (Fe) (He).28 , 29 , 30. . = 1,4

    R=1.5 . 106 cm, : =/V

    34 ( )3

    nV R

    3

    1,4

    4

    3R

    =1,989 1033

    gr, R=1.5 . 106 cm :

    14 32.10 /gr cm

    31. ( ) .

    ( 14 21,8.10 / secNSg cm , 6,8 109

    )32. (, ) , . ( ) Everest ! 0,64c. 33

    28

    2 : 56

    26Fe + hv 13 42He + 4n

    42He + hv 2p + 2n + 2e

    -

    29 2

    p + e- n + e

    30 n : p : e = 8 : 1 : 1

    31 n=4 10

    14 gr/cm

    3.

    32

    g=G.M/r2 = R =6,96 10

    10 cm NS=1,4 RNS=1,5 10

    6 cm g /gNS

    gNS=6,8. g 33

    , , . 10%-20%,

  • 7. , . , . ( ) . H , . : , 34 ( ) , . . , . , . - - , , . ( 3). , 35 . :

    34

    2 . Direct Ursa Process , ( ) :

    - n p + e + e (beta decay) - p + e n + e (beta capture). 35

    1,5 msec 5,1 sec.

    3: .

  • . , 1,7 sec, . ( ). , 1 sec. . , . :

    , R=75 km . ,

    10 km. . , 1967 Jocelyn Bell, - Cambridge A. Hewish, . 550 .

    .

    4: . () (). () . .