จุดหมายปลายทางสุดท้ายของดาวนิวตรอนคืออะไร?

ดังที่ฉันเข้าใจว่าดาวนิวตรอนเกิดมาเป็นดาวฤกษ์ที่สว่างไสวและแกนหมุนเร็วมากซึ่งกำลังตายในซูเปอร์โนวา อย่างไรก็ตามหลายเว็บไซต์บอกฉันว่าภายในเวลาไม่กี่ปีอุณหภูมิพื้นผิวของดาวนิวตรอนลดลงจากเคลวินหลายล้านล้านถึงเคลวินเพียงไม่กี่ล้าน นอกจากนี้เมื่อเวลาผ่านไปความเร็วในการหมุนของดาวนิวตรอนก็ลดลงอย่างมากเช่นกัน

สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม: อะไรคือชะตากรรมสุดท้ายของดาวนิวตรอน? มันยังคงอยู่กับแม่เหล็กที่น่ากลัวร้อนและหมุนเร็วหรือทำให้เสื่อมสภาพลงในรูปแบบของแกนกลางดาวที่เย็นและหนาแน่นมากด้วยสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอกว่าหรือทำคุณสมบัติบางอย่าง (โดยเฉพาะความแรงของสนามแม่เหล็กและการหมุน) อยู่ที่ ระดับ hightened ตลอดกาล (หรืออย่างน้อยหลายร้อยพันล้านปี)?

สิ่งนี้ทำให้เกิดคำถาม: อะไรคือชะตากรรมสุดท้ายของดาวนิวตรอน?

ดาวนิวตรอนไม่สามารถอยู่ร้อนได้ตลอดไป ดาวนิวตรอนเย็นเพราะมันส่องแสง (นี่เรียกว่าการทำให้เย็นลงด้วยการแผ่รังสี) ยกเว้นสนามแรงโน้มถ่วงซึ่งบิดเบือนกาลอวกาศในบริเวณใกล้เคียงกับดาวนิวตรอนดาวนิวตรอนที่โดดเดี่ยวส่วนใหญ่จะค่อยๆจางหายไปเมื่อเวลาผ่านไป วิธีหนึ่งในการตรวจจับดาวนิวตรอนที่เย็นและมีอุณหภูมิเหล่านั้นคือการสังเกตเลนส์ความโน้มถ่วงของดาวที่อยู่ด้านหลัง

ในเรื่องของสนามแม่เหล็กและการหมุนพวกมันหล่นตามเวลา การหมุนของดาวนิวตรอนเป็นสิ่งที่สร้างสนามแม่เหล็ก แต่สนามแม่เหล็กนี้จะระบายอัตราการหมุน

ชะตากรรมทางเลือกสำหรับดาวนิวตรอนคือการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงและก่อตัวเป็นหลุมดำ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หลายวิธี ดาวนิวตรอนขนาดใหญ่สามารถผ่านการยุบเนื่องจากอัตราการหมุนช้าลง การหมุนอย่างรวดเร็วเริ่มต้นขัดขวางการยุบตัวของแรงโน้มถ่วง แต่จะไม่ทำงานอีกต่อไปเมื่ออัตราการหมุนของดาวนิวตรอนลดลง

ดาวนิวตรอนบางตัวไม่ได้ถูกแยกออก พวกเขาเป็นสมาชิกของระบบดาวหลายดวงแทน ดาวนิวตรอนสามารถดึงวัสดุจากดาวคู่ได้และในที่สุดก็จะมีขนาดใหญ่พอที่จะเกิดการยุบตัวได้ ในที่สุดดาวนิวตรอนไม่กี่ดวงก็โคจรรอบกันและกันอย่างใกล้ชิด การค้นพบนี้เป็นเลขฐานสอง Hulse-Taylor นำไปสู่รางวัลโนเบลปี 1993 ในสาขาฟิสิกส์ ดาวนิวตรอนที่โคจรอย่างใกล้ชิดเหล่านี้ปล่อยคลื่นความโน้มถ่วงออกมาทำให้วงโคจรสลายตัว ในที่สุดดาวนิวตรอนเหล่านั้นก็ชนกันทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงล่มสลายอีกครั้ง

ดาวนิวตรอนมีความจุความร้อนน้อยมาก นั่นเป็นเพราะพวกเขาประกอบด้วยส่วนใหญ่ของ fermions เสื่อมโทรมและความจุความร้อนจะถูกระงับเพิ่มเติมหากตามที่คาดไว้ fermions เหล่านั้นอยู่ในสถานะ superfluid

สิ่งนี้มี (อย่างน้อย) สองผล:

(a) พวกเขาเย็นลงอย่างรวดเร็วอย่างมาก - กระบวนการปล่อยนิวตรอนมีประสิทธิภาพสูงในครั้งแรก $10^5$ ปีหรือมากกว่านั้นในชีวิตของดาวนิวตรอนที่ลดอุณหภูมิภายในของมันให้เหลือน้อย $10^7$ K และอุณหภูมิพื้นผิว $<10^6$ เคหลังจากนั้นกระบวนการระบายความร้อนที่โดดเด่นคือโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากพื้นผิว$\propto T^4$) และดาวนิวตรอนก็จางหายไปอย่างรวดเร็วหลังจากนั้น

(b) อย่างไรก็ตามความจุความร้อนต่ำยังหมายความว่ามันเป็นเรื่องง่ายที่จะรักษาดาวนิวตรอนร้อนหากคุณมีวิธีเพิ่มพลังงานใด ๆ - เช่นการกระจายความหนืดของการหมุนโดยการเสียดสีการเพิ่มขึ้นจากความร้อนระหว่างดวงดาว สนามแม่เหล็ก.

ไม่มีการตรวจวัดพื้นผิวดาวนิวตรอนที่แยกได้ด้วยอุณหภูมิที่ต่ำกว่ามาก $10^6$K - คือดาวนิวตรอนที่สังเกตได้ทั้งหมดอยู่ในวัยหนุ่มสาว สถานการณ์จะสรุปในส่วนของ 5.7 Yakovlev & เพธิค (2004) ดาวนิวตรอนจะไปถึง 100K ภายในเวลาไม่กี่พันล้านปีเท่านั้นซึ่งมองไม่เห็นอย่างเต็มที่ กลไกการอุ่นจะต้องมีบทบาทบางอย่างสำหรับดาวนิวตรอนที่มีอายุมากกว่า แต่ในขณะที่ Yakovlev & Pethick ระบุว่า: "น่าเสียดายที่ไม่มีข้อมูลเชิงสังเกตการณ์ที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับสถานะความร้อนของดาวฤกษ์ดังกล่าว" โดยสรุปไม่มีใครรู้จริง ๆ ในขณะนี้สิ่งที่ระยะยาว ($>10^6$ ปี) ชะตากรรมของดาวนิวตรอนเป็นอุณหภูมิของพวกมัน

สถานการณ์เกี่ยวกับการหมุนและสนามแม่เหล็กมีความปลอดภัยมากขึ้น ไม่มีกลไกแบบเดียวกันที่สามารถหมุนดาวนิวตรอนที่แยกได้หรือสร้างสนามแม่เหล็กขึ้นใหม่ ทั้งสองคาดว่าจะสลายตัวตามเวลาและแน่นอนอัตราการหมุนลงและความแรงของสนามแม่เหล็กมีการเชื่อมต่ออย่างใกล้ชิดเพราะกลไกการหมุนลงคือการปล่อยของรังสีขั้วแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กสลายตัวผ่านการสร้างกระแสที่ทำให้เกิดการสลายตัวแบบ ohmically (เป็นแหล่งความร้อน) หรืออาจจะเร็วกว่าผ่านกระแสที่เกิดจาก Hall Effect หรือการแพร่กระจายของ ambipolar

สำหรับรังสีแม่เหล็กไดโพลบริสุทธิ์หนึ่งทำนาย $\dot{\Omega} \propto \Omega^3$. สำหรับความแรงสนามแม่เหล็กพื้นผิวโดยทั่วไปของ$10^8$T, พัลซาร์หมุนรอบระยะเวลาประมาณไม่กี่วินาทีในเวลาน้อยกว่าหนึ่งล้านปีที่จุดที่ "กิจกรรมพัลซาร์" ปิดและเราไม่สามารถเห็นพวกเขาอีกต่อไปเว้นแต่พวกเขาอยู่ในระบบเลขฐานสองและเพิ่มเรื่องตามลำดับ เพื่อหมุนมันอีกครั้ง น่าเสียดายที่มีหลักฐานเชิงสังเกตน้อยมากที่จะทำให้สนามแม่เหล็กสลายตัวเร็วเพียงใด (เพราะเราไม่เห็นดาวนิวตรอนที่แยกตัวออกไป การสลายตัวของสนาม B ไม่สามารถเร็วมากแน่นอนว่าเวลาจะนานกว่า$10^5$ปี. การประเมินทางทฤษฎีของการสลายตัวของสนาม B-field เป็นเหมือนพันล้านปี หากทฤษฎีนี้ถูกต้องดาวนิวตรอนก็จะยังคงหมุนอย่างรวดเร็วแม้ว่าจะหยุดกลไกพัลซาร์แล้วก็ตาม