Como uma estrela de nêutrons realmente apareceria?

Tendo visto muitas fotos produzidas por artistas de estrelas de nêutrons e planetas que orbitam algumas delas, fiquei imaginando como um pulsar apareceria para um ser humano, sob luz visível (assumindo que a intensa radiação etc. não nos mata no processo) .

Pelo que entendi, o feixe do pulsar é projetado a partir dos pólos magnéticos da estrela, e não dos pólos rotacionais, que não estão necessariamente alinhados um com o outro. Dado que os pulsares giram extremamente rapidamente e o feixe pode ser visível através de grandes distâncias - como se estivesse brilhando através da nebulosa do pulsar - pareceria uma linha reta, uma linha curva ou talvez um cone? Isso pressupõe que o feixe possa ser visto sob luz visível.

Dada a incrível densidade de estrelas de nêutrons e seus pequenos tamanhos físicos, o céu noturno seria visivelmente distorcido até o ponto em que (por exemplo) logo após o pôr do sol em um planeta hipotético, seria possível observar outros planetas próximos ou atrás da estrela que, de outra forma, ser bloqueado por isso?

Dadas suas pequenas áreas de superfície, uma estrela de nêutrons ainda pareceria tão luminosa quanto, digamos, o Sol, a uma distância semelhante? Quão perto você chegaria de uma estrela de nêutrons por sua aparente magnitude para corresponder ao Sol da Terra?

Sua pergunta é muito geral, você precisa obter exemplos específicos.

Primeiro, muito poucas estrelas de nêutrons são pulsares. Pulsares são ou uma fase breve durante spin-down de um pulsar no início da vida de uma estrela de nêutrons, ou eles são o produto do spin -se de uma estrela de nêutrons em um sistema binário. A maioria das estrelas de nêutrons não se enquadra em nenhuma dessas categorias.

Uma estrela de nêutrons padrão será semelhante a qualquer outra estrela a uma temperatura semelhante. A maioria deles estará realmente muito quente - 100.000 K ou mais, embora as histórias de resfriamento das estrelas de nêutrons ainda sejam incertas e dependam de alguma física exótica. Esse objeto é "branco quente" - emite radiação do corpo negro em todas as frequências visíveis ao olho (assim como muito mais nos comprimentos de onda UV).

Quão perto você chegaria para que sua luminosidade / magnitude aparecesse para combinar com o Sol? Bem, isso depende do tamanho e da temperatura da estrela de nêutrons. Pensa-se que a maioria tem um diâmetro de 20 km. A maneira como você faria o cálculo é igualar o fluxo radiativo do corpo negro por unidade de área a uma determinada distância da constante de radiação solar de cerca de 1300 W por metro quadrado. No entanto, existem duas rugas para uma estrela de nêutrons: primeiro, a radiação é gravitacionalmente alterada para vermelho; portanto, a temperatura que medimos é mais baixa que a temperatura na superfície. Segundo, a Relatividade Geral nos diz que podemos ver mais do que apenas um hemisfério da estrela de nêutrons - ou seja, podemos ver ao redor - e isso aumenta o fluxo que observamos. Estes são aproximadamente o fator de dois efeitos, portanto, apenas para obter uma estimativa de ordem de magnitude,$T=10^{5}$

$d$

$r=10$$d=7 \times 10^{8}$$T=10^6$$d \sim 1$

$\sim 0$

Para virar para pulsares. Note-se que a radiação pulsada não têm uma componente óptica e a radiação óptica pulsadas foi visto a partir de um número de pulsares. A emissão de síncrotron óptico pareceria apenas um brilho intenso e periódico do pulsar, à medida que o feixe varre a linha de visão. Se você não estivesse na linha de visão, não veria a emissão óptica pulsada. Se você pudesse observar o feixe passando através da nebulosidade ou algum outro meio ao redor do pulsar, sim, pode haver alguns efeitos que você poderá ver em termos de ionização ou luz dispersa proveniente do caminho do feixe.

$\sim 2 \times 10\ km/1\ au \sim 10^{-7}$

A afirmação de que um pulsar se parecerá com um corpo negro com temperatura alta não é suportada pelas evidências. Medições ópticas do Pulsar do Caranguejo mostram um espectro plana ver isso . Isso é resultado da emissão óptica da radiação síncrotron, e não da superfície quente.

Os resultados recentes do Gaia DR2 incluem o Pulsar de Caranguejo como DR23403818172572314624, que possui uma cor BP-RP de 1.0494, o que equivale a uma temperatura de cerca de 5.100 K a partir do diagrama DR2 HR. Isso é muito semelhante à temperatura mostrada nos dados DR2. Isso precisa ser usado com cautela, pois a calibração é para uma estrela com uma atmosfera de 'Corpo Negro' em vez de uma 'atmosfera' irradiando devido à Radiação síncrotron. Veja isso para obter os dados completos do DR2.

Não sabemos quão grande é a "atmosfera" radiante, mas uma idéia aproximada pode ser calculada a partir dos dados DR2 no link acima. No entanto, a incerteza de paralaxe (distância) é bastante grande, portanto, seria necessária uma melhor medição de distância.

Eu posso dar uma resposta, mas agradeço a correção.

Eu queria saber como um pulsar apareceria para um ser humano, na luz visível

Não pareceria muito no espectro da luz visível, a menos que houvesse uma nebulosa significativa, então poderíamos ver o efeito do pulsar na nebulosa, mas não o próprio pulsar. Raios-X e ondas de rádio não são visíveis e, se o pulsar não fosse direcionado a nós, não o veríamos passar pelo espaço vazio.

Estrelas de nêutrons são geralmente muito quentes para nós vermos. Se alguém esfriar significativamente, talvez a 10 ou 20 mil graus na superfície, poderá brilhar visivelmente azul e parecer a estrela mais brilhante do céu, ainda apenas um ponto no céu, mas o ponto mais brilhante do céu em 1 AU.

Mas a maioria é quente demais para brilhar na luz visível.

O que você pode ver de 1 AU de uma estrela de nêutrons pode ser o disco de acúmulo. A matéria que cai em uma estrela de nêutrons fica muito quente e a energia, se o impacto for muito maior que a energia da fissão, então, quando a matéria se aproxima da estrela e das espirais de nêutrons, você provavelmente está falando de raios-x e raios gama, mas você pode ver um disco de acréscimo visivelmente brilhante a alguma distância, talvez em uma órbita decadente. De fato, o que você poderia ver dependeria do que está ao redor da estrela de nêutrons do que da própria estrela.

Pelo que entendi, o feixe do pulsar é projetado a partir dos pólos magnéticos da estrela, e não dos pólos rotacionais, que não estão necessariamente alinhados um com o outro. Dado que os pulsares giram extremamente rapidamente e o feixe pode ser visível através de grandes distâncias - como se estivesse brilhando através da nebulosa do pulsar - pareceria uma linha reta, uma linha curva ou talvez um cone

O problema aqui é que você não pode ver o raio. Você vê a luz apontada para você, não pode ver um feixe de luz no espaço (mesmo que seja visível).

Você pode ver um feixe não apontado para você na atmosfera por causa do reflexo das moléculas de poeira e água no ar.

(veja pequena foto)

No espaço, a matéria está muito mais espalhada. É verdade que um pulsar pode acender parte de uma nebulosa, embora a nebulosa também possa brilhar por si mesma (não tenho 100% de certeza disso), mas uma nebulosa é muito grande e muito espalhada. Para vê-lo a olho nu, acho que você não veria muito além de talvez um grande brilho.

Se você pudesse ver um feixe de pulsar, leva 8 minutos para que a luz viaje 1 UA, e um pulsar pode girar centenas de vezes, talvez milhares de vezes em 8 minutos; portanto, se você pudesse ver o feixe, seria enormemente curvado, como uma espiral. A luz em si viajaria em linha reta, mas, como a fonte de luz estava girando rapidamente, pareceria assim (figura abaixo), se houvesse material suficiente para a luz refletir (o que provavelmente não haveria, não dentro de 1 AU).

Na realidade, não seria nada parecido com isso, mas se você pudesse ver o feixe, seria assim. A aparência dessa espiral a partir de um único ponto é um pulsar, desligado, ligado, desligado, ligado, desligado, ligado etc.

Além disso, a luz nunca viaja em espiral, viaja em linha direta para longe do Pulsar, mas como a espiral da água aqui , que cai em linha reta, mas parece que cai em espiral (se isso faz sentido )

Dada a incrível densidade de estrelas de nêutrons e seus pequenos tamanhos físicos, o céu noturno seria visivelmente distorcido até o ponto em que (por exemplo) logo após o pôr do sol em um planeta hipotético, seria possível observar outros planetas próximos ou atrás da estrela que, de outra forma, ser bloqueado por isso?

Bem, para iniciantes, sem sol lá, os planetas provavelmente não seriam visíveis. Se a estrela de nêutrons brilhava intensamente devido a um disco de acreção quente, você não conseguia ver nada por trás dela, pois o brilho tornaria a luz dobrada ao redor pálida em comparação.

Agora, se a estrela de nêutrons fosse escura para nossos olhos, poderíamos ver a gravidade se aproximando dela, mas estrelas, e não planetas porque os planetas seriam escuros. (A lua também seria muito escura, visível mais pelo que bloqueia do que pelo que brilha). As lentes seriam bem pequenas, no entanto. A lente visível seria apenas algumas vezes o diâmetro da estrela de nêutrons, talvez 160 quilômetros de diâmetro, o que, a 93 milhões de quilômetros de distância, é realmente minúsculo. Você pode ver alguma distorção estranha de uma estrela aqui ou ali, quando alinhada corretamente, mas para ver qualquer lente visível interessante, você precisará de um telescópio bastante poderoso.

Dadas suas pequenas áreas de superfície, uma estrela de nêutrons ainda pareceria tão luminosa quanto, digamos, o Sol, a uma distância semelhante? Quão perto você chegaria de uma estrela de nêutrons por sua aparente magnitude para corresponder ao Sol da Terra?

Meio que tocou isso acima. A estrela de nêutrons pode emitir muita energia em seu feixe pulsar, mas na maior parte são raios-x, não luz visível. Quão brilhante é depende de quanto material está caindo nele no momento, então não há resposta certa para a proximidade da Terra para ter brilho igual. Também é um tipo diferente de brilho, principalmente luz não visível. Mas não há como responder a essa pergunta, pois depende de muitas coisas.

Quando uma estrela de nêutrons é formada (o que geralmente acontece depois de uma supernova, então há uma enorme energia liberada), mas quando a estrela se forma, ela tem talvez 20 a 30 km de diâmetro, mas a temperatura da superfície pode estar (supondo) talvez um bilhão de graus, embora esfrie muito rapidamente. Uma estrela de nêutrons muito jovem pode emitir mais energia para o nosso sol, embora grande parte dela fosse em neutrinos que passariam pela Terra em grande parte. Mas esse nível de produção de energia não duraria muito. Ele esfriaria para cerca de um milhão de graus dentro de alguns anos. Fonte .

Se assumirmos que a superfície do pulsar é como a de outras estrelas de nêutrons, a menos que o feixe esteja apontado para você, será semelhante a outras estrelas de nêutrons. RX J1856.5-3754 ( https://en.wikipedia.org/wiki/RX_J1856.5-3754) é uma das poucas estrelas de nêutrons que podemos ver nos comprimentos de onda ópticos. Tem uma magnitude visual de 25,6 a ± 61 parsecs (a magnitude visual aparente do Sol a essa distância seria de cerca de 8,75). Ao girar as manivelas, obtenho uma magnitude visual absoluta MV de 21,67 e uma luminosidade visual de 0,00000018. Tomando a raiz quadrada, eu precisaria estar a cerca de 0,00043 UA de distância, ou cerca de um décimo do diâmetro do Sol para que ele seja tão brilhante quanto o Sol da Terra, visualmente. Com apenas 14 km de diâmetro, seria muito pequeno, cerca de 4,7% do diâmetro aparente do Sol - não muito além de um ponto. Mas, como observado acima, a luminosidade real, bolométrica e da estrela de nêutrons seria muito, muito maior. Uma pessoa que olha (desprotegida) a essa distância, fica cega e frita em pouco tempo. Pode-se também estar longe o suficiente da gravidade a essa distância, para que os efeitos relativísticos que escurecem a estrela sejam menores e a estrela pareça ainda mais brilhante. E pode-se notar alguns efeitos das marés também. Essa situação exige o "Casco de Produtos Gerais" que Larry Niven usou em sua história, "Estrela de Nêutrons!"