Планетные системы нейтронных звезд.

[Markab]

Гипотеза образования планетных систем вокруг пульсаров из бывших звезд - компаньонов нашла в последнее время распространение, на мой взгляд, она представляется не очень убедительной.
Рассмотрим следующую задачау: предположим, мы имеем систему из двух звед с массами 3Мс и 1 Мс. Имеем два варианта.
А) Расстояние между звездами значительно (более 5-10 а.е.) и гравитационного обмена массами в процессе эволюции обеих звезд не происходит. Тогда, первая, изначально более массивная звезда проэволюционирует раньше и вспыхнет как сверхновая. К этому времени, звезда-компаньон с массой 1Мс все еще будет находится на главной последовательноси и вопрос заключается сможет ли вспышка сверхновой "развалить" звезду? Пусть более массивная звезда превратится в НЗ массой 1.5Мс, а оставшаяся часть массы сбросится как оболочка в окружающее пространство. Считая звезду-спутник твердым телом, определим какая часть массы оболочки нанесет удар по звезде:
m=1.5Mc *2*r²/(4pi*R²)= 0.24(r/R)²*Mc
При r=0.7 млн. км, R = 2.5 а.е. получаем:
m=0.24* (0.7/(2.5*150))² *Мс= 8.3D-7*Мс   
Считая удар абсолютно не упругим, определим, какую скорость приобретет звезда, поглотив такую массу:
V = m_обол*v_обол/M = 8.3D-7*v_обол
Полагая скорость оболочки 10.000 км/c, получаем V= 8 м/c!! Получается, что даже при абсолютно не упругом ударе, звезда компаньон практически не заметит вспышки сверхновой.

Б) Предположим, расстояние между звездами менее 1 а.е. Тогда получим несколько иную картину: звезда с изначально большей массой, на подходе к АВГ начнет расширяться и ее оболочка будет поглощена спутником. В результате главная звезда превратится в БК, а сверхновой вспыхнет звезда-компаньон. Сценарий достаточно стандартный. Тогда, получаем такой вопрос: может ли сверхновая развалить БК? Учитывая, что БК объект компактный, т.е. порядка 12.000 км, а давление электронного газа не зависит от температуры, ответ ожидается отрицательный.
Поэтому исключая экзотические случаи, можно утверждать, что вспышка сверхновой не может приводить к развалу звезды-спутника. Косвенно об этом свидетельствует большое количество двойных систем, в которых НЗ проявляет себя как барстер.

С другой стороны, предсталяется крайне сомнительным, что на расстоянии порядка нескольких а.е. могли удержаться  огарки планет-гигантов. Ведь они должны были получить огромный импульс от удара оболочки и к тому же, масса центрального объекта уменьшилась, значит радиус орбиты должен возрасти. Скорее всего, расположенные в непосредственной близости от сверхновой объекты были выброшены в межзвездную среду.

Тогда, ничего не остается больше предположить, что планеты, расположенные на удалении от НЗ порядка 1 а.е. образовались из остатков оболочки сверхновой.

[Diletant]

Вот только что на Астронете фотография уцелевшего компаньена сверхновой.

[EvilShurik]

Есть ещё одна возможность, которую не рассматривали - планеты нейтронных звёзд - на самом деле куски странглета планетарной массы, оторванные в момент образования кварковой звезды от неё мощнейшим магнитным полем и механическим воздействием, к примеру коллимированым пучком нейтрино - модель "Нейтринного Вулкана" в образующейся кварковой звезде. Взаимодействуя с чудовищным магнитным полем быстро вращающейся нейтронной звезды, эти куски мигрировали на удалённые от звезды орбиты. Обладая внушительным собственным гравитационным полем, они могли собрать вокруг себя газы и покрыться обычной материей.

[EvilShurik]

Я посчитал возникновение кварковой звезды, так получилось, что кварконий-странглет который плотнее нейтронной материи, плохо пропускает нейтрино - уже слой несколько метров практически непрозрачен. В образующемся теле кварковой звезды будут пузыри нейтринного газа, весьма приличных размеров. Поднимаясь к поверхности они будут производить "бульк" такой мощи, что его энергии достаточно для распыления Земли. Брызги кварковой жидкости от такого булька, при условии что кварковая звезда вращается вблизи предела своей устойчивости, могут подхватываться магнитным полем и мигрировать прочь от звезды.
Сразу после образования кварковой звезды её вещество похоже на шампанское - образующиеся при переходе из d и u в s кварки нейтрино собираются в быстро растущие пузыри из-за большой разницы в плотности между нейтринным газом и кварковой материей. Поверхность кварковой звезды "пенится" от лопающихся пузырьков. Взаимодействие с магнитным полем приводит к его, магнитного поля, резкому усилению.
Кстати магнитное поле будет удерживать пузыри и существенно тормозить их всплытие.

[EvilShurik]

Облик планеты пульсара - шар диаметром несколько сот километров максимум, но массой сравнимой с массой Земли. Ядро состоит из странглета и ускорение свободного падения на границе ядра может достигать миллионов g. Далее идут слои из сжатого железно-никелевого сплава, могут быть слои из более тяжёлых элементов. Затем слой лёгких элементов. Железо и другие элементы тяжелее водорода захватываются странглетными каплями из облака продуктов взрыва звезды - их притяжение достаточно велико для этого. Поверхность планеты представляет собой пустыню со слабо выраженым рельефом. Сила тяжести на поверхности может достигать тысяч g. При такой силе тяжести возможно удержание атмосферы из лёгких газов - водорода и гелия. Атмосфера невысокая - максимум километр, а скорее - считаные десятки метров. Магнитное поле может быть очень сильным - странглет хорошо намагничевается и может удерживать магнитное поле длительное время (сверхмощный постоянный магнит).

[vika vorobyeva]

Насколько я понимаю, это только Ваша фантазия Никаких свидетельств, что планеты пульсаров именно таковы, нет.

[EvilShurik]

Попытка смоделировать осаждение вещества на капли странглета.
Прояснить вопрос можно было бы определив размеры планет у пульсаров, либо в случае мощного магнитного поля у планеты, как-то зарегистрировать его, например при наблюдениях радиоизлучения рульсара - должны быть специфические искажения.

[Крупин]

Появление компактных объектов типа белых карликов не всегда происходит катаклизмически, т.е. не обязательна вспышка сверхновой, а "мирный" сброс оболочек звезды планеты,наверное,способны пережить.

Согласен, планета может пережить стадию красного сверхгиганта, но здесь многое зависит от радиуса орбиты и радиуса звезды. На эту тему посмотрите очень интересную статью http://nature.web.ru/db/msg.html?mid=1198271. Там есть целая глава, которая посвящена миридам и высказывается предположение "сгорания планет" в фотосфере звезды как механизма переменности блеска. Между прочим, механизм переменности Мирид в отличии от цефеид(различная прозрачность для излучения нейтрального и ионизированного гелия) до сих пор неизвестен. Больше того, если не ошибаюсь, в классической книге Цесевича "Переменные звезды и их наблюдение" тип долгопериодических переменных, и мириды отличаются. Единственное отличие мирид - более интенсивные линии металлов.

     Поддерживаю эту точку зрения. Имеется свидетельство, что планеты реально могут уцелеть после пребывания в звезде:

http://lenta.ru/news/2011/12/22/two1/

     Также весьма распространено мнение, что многие крупные звёзды превращаются в нейтронные звёзды, взрываясь как сверхновые. Вероятно, большинство из них делают это "спокойным" образом без зрелищных эффектов. В этом случае звезда не сбрасывает единомоментно огромную массу и планетные орбиты не становятся сильно эллиптическими.

     В то же время вторичное формирование планет из гипотетических остатков недосброшенной звёздной оболочки или из вещества компаньона крайне сомнительна.

     (проголосовал "за что-то другое", поскольку в первом варианте говорится о взрыве сверхновой, которого не может быть, поскольку взрыв кардинально "корёжит" планетные орбиты.)

[Dem]

а вот вопрос такой - при взрыве сверхновой звезда взрывается вся или как граната, у которой весь горячий газ выходит между сравнительно медленнолетящими осколками?
Если второй случай - то будут "затенённые" этими осколками сектора, в которых могут сохраниться планеты.

[Крупин]

      Дело не в том, что планету надо заэкранировать от взрыва. Сам взрыв планета, вероятно, переживёт. Но скачкообразное изменение массы центрального тела, влекущее резкое уменьшение его гравитации, вызывает искажение планетной орбиты - она становится очень сильно эллиптической. Если же звезда потеряет при взрыве половину или более своей массы, планета оторвётся вовсе и уйдёт в самостоятельное путешествие по Галактике.

[leon10010]

      Дело не в том, что планету надо заэкранировать от взрыва. Сам взрыв планета, вероятно, переживёт. Но скачкообразное изменение массы центрального тела, влекущее резкое уменьшение его гравитации, вызывает искажение планетной орбиты - она становится очень сильно эллиптической. Если же звезда потеряет при взрыве половину или более своей массы, планета оторвётся вовсе и уйдёт в самостоятельное путешествие по Галактике.

А может, все самоурегулируется?  Масса звезды потеряется, и планета притормозится чуток в газовом облаке..

[Крупин]

     Считается, что большинство массивных звёзд превращаются в чёрные дыры без внешних эффектов. Предлагается теория, что всё-таки и в этом случае коллапс можно обнаружить:

http://compulenta.computerra.ru/universe/astronomy/10006649/

[Антонн]

Я думаю что есть различие в образовании планетных систем вокруг НЗ. НЗ в шаровых скоплениях образуют планетные системы путем захвата буждающих планетоидов по шаровому скоплению . А НЗ которые находятся в плоскости Галактики находятся в областях бурного звездообразования где в результате взрыва сверхновой остатки материи образовали протопланетный диск.Несколько лет назад было сообщение что возле аномального рентгеновского пульсара был таки обнаружен протопланетный диск. Насколько если память не изменяет речь шла о 4U 0142+61что в Кассиопее т.е плоскости Галактики

[xd]

Есть одна маленькая проблемка у этой модели: кинематика собственно захвата.

[Крупин]

Да, на захваты списывается чересчур многое. Захваты совершенно невероятны - это раз. Второе - захваты не могут объяснить упорядоченность планет, скажем, у знакового пульсара PSR 1257+12, имеющего 4 планеты, расположение которых интригующе схоже с расположением планет нашей Солнечной системы. В самом деле, посмотрим на числовой ряд больших полуосей планет этого пульсара (данные с сайта http://www.astrolab.ru/cgi-bin/manager.cgi?id=39&num=1575 ) по возрастанию: 0,19  0,36  0,  46  0,26 . Что особенного может быть в этом ряде?

[Крупин]

     Эти  были числа в астрономических единицах. Перенормируем их по другому, приняв наибольшую полуось за единицу и разделив остальные на 2,6 (значение таковой полуоси в астрономич. единицах). Получим ряд: 1  0,177  0,138  0,0731 . Проделаем такую же операцию с Солнечной системой, взяв следующие 4 планеты: Юпитер, Земля, Венера, Меркурий, большие полуоси которых 5,203  1  0,723  0,387 . В результате перенормировки (на Юпитер) получим ряд: 1  0,192  0,139  0,0743 .

[Крупин]

     И Солнечная система - не единственная, с которой у пульсарной системы PSR 1257+12 имеется сходство. В теме https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,77931.0.html
я приводил следующую сравнительную таблицу планетных и спутниковых систем, в которой за единицу принимался орбитальный радиус крупнейшего спутника (скажем, в Солнечной системе - Юпитера, а в Сатурновой - Титана):



     В первых двух: Gliese 581 и Солнечной имеется сходство по 9 и 11 строкам. У Земли они соответствуют планетам Земля и Венера (Меркурия в таблице нет). Так что у пульсара имеется и сходство с Gliese 581, но правда по трём их четырёх планет.

[Крупин]

      Однако, пульсарный случай отличается от табличных "аналогов". В числовых рядах Солнечной системы и системы Gliese 581 за единицу принят орбитальный радиус крупнейших массивнейших планет. и смысл этого в том, что крупнейшая планета создаётся первой, а все остальные формируются под воздействием её гравитации. Некоторые орбиты (относительно этой первопланеты) более благоприятны для формирования. На них-то планеты и предпочитают формироваться. Но из-за конкретных особенностей того или иного протопланетного диска и других факторов в одних случаях происходит "заселение" одних орбит, а в других - реализуются другие варианты. Оттого в таблице имеются как сходство, так и различие между разными системами.

      В планетной системе пульсара PSR 1257+12 ситуация иная. Там крупнейшей планете (скажем Юпитеру в Солнечной системе) сопоставлена сущая мелочёвка - планетка массой менее пятой части Плутона, в то время, как из остальных трёх две примерно по 4 Земли, а третья (аналог Меркурия) - 2,5% земной массы. Что это за "Юпитер" такой, не Юпитер, а букашка.

      Но и это ещё не всё. Оказывается, эта мелкая планетка впоследствии даже не подтвердилась! Сигнал от неё оказался не очень-то периодическим и в новых источниках эта планета не приводится вовсе. Скажем, в русской Википедии http://ru.wikipedia.org/wiki/PSR_1257%2B12 планетка хотя бы упоминается как неподтверждённая, а в английской http://en.wikipedia.org/wiki/PSR_B1257%2B12 она вовсе не занесена в таблицу планет.

      И вот здесь начинается самое интересное.

[Dem]

Пульсар, пройдя через "созревшее" облако, вполне может обзавестись газовым диском. Из которого потом могут сформироваться планеты.
Это и к другим типам бывших звезд относится.

[Крупин]

Пульсар, пройдя через "созревшее" облако, вполне может обзавестись газовым диском. Из которого потом могут сформироваться планеты.
Это и к другим типам бывших звезд относится.

     Гипотезу захвата облака уже проходили. Её отстаивал, к примеру О.Ю.Шмидт и несмотря на столь авторитетное мнение гипотеза захвата была признана несостоятельной. Фактические данные свидетельствуют вза то, что планеты пульсара PSR 1257+12 сформировались стандартным образом и смогли пережить стадию Красного Гиганта. Но парадоксальным образом эту стадию не пережила самая массивная планета, причём наиболее удалённая.

     В самом деле, самая лёгкая планета - аналог нашего Меркурия, но массой всего лишь в 2,5 процента массы земли расположена ближе всех на 0,19 а.е. Она сильнее всего прожарилась во время стадии КГ и едва уцелела. Две следующие планеты - аналоги Венеры и Земли, массами 4,3 и 3,9 земных располагались дальше и видимо, почти ничего не потеряли, чему, наверное, способствовал их крупный размер. Обратим внимание на примерное равенство масс этих планет. Это весьма частая ситуация в случае, когда Первопланета - инициатор формирования планетной системы заметно выделяется из остальных. Например в Сатурновой системе ниже орбиты громадного Титана имеются даже две "близнецовые" пары Мимас-Энцелад и Тефия-Диона.

     Таким образом, эти данные говорят за то, что в период формирования существовала ещё очень массивная планета, расположенная относительно трёх уцелевших планет примерно также, как наш Юпитер относительно Меркурия, Венеры и Земли. Но что могло случиться с этим гипотетическим гигантом?