Hacia una « G ran U nificación» de las Estrellas de Neutrones

1. Hacia una «Gran Unificación» de las Estrellas de Neutrones Ricardo Heras ricardoherasosorno@gmail.com ricardoheras.com

2. Estrellas de Neutrones Un remanente estelar debido al núcleo colapsado de una estrella gigante después de agotar su combustible nuclear y explotar como una supernova. Radio ̴̴10 km Masa ̴ 1.4 soles Densidad ̴10^14 g/cm^3 Son súper estrellas!

3. El Teorema de Pines Sección 1.5 del libro Neutron Stars: equation of state and structure (P. Haensel) Las estrellas de neutrones son super estrellas Demostración. Estas estrellas son: superdensas, superotantes, supermagneticas, superconductoras, superaceleradoras de particulas, etc… Super-ricas en toda la física que involucran: física nuclear, física de partículas, física de plasmas,relatividad general, gravitación, electrodinámica, etc…

4. Falta un ingrediente en la demostración del teorema: LAS ESTRELLAS DE NEUTRONES SON SUPERVELOCES El promedio de sus velocidades espaciales es de 450 km/s De acuerdo al catálogo de pulsares ATNF hay 30 estrellas de neutrones con velocidades arriba de 500 km/s y 10 de estos arriba de 1000 km/s! La velocidad espacial es mucho mayor que la velocidad de la estrella progenitora, entonces parece que la estrella de neutrones recibió un impulso inicial adicional cuyo origen es un misterio en la física de las estrellas de neutrones!

5. FAMILIAS DE ESTRELLAS DE NEUTRONES MSP Pulsar Magnetar J1809-1943 V=227 km/s Ps=5.5 s Bs=2.1x 10^14 B0833-45 V=78 km/s Ps= .089 s Bs=3.4 x 10^12G J1939+2134 V=31.70 km/s, Ps= .0015 s Bs= 4.1 x 10^8G

6. Problema 1: La relación entre la velocidad y el campo magnético no parece ser simple J1833-0827 V= 902 km/s Ps= 0.8 s Bs= 8.9 x 10^12 G J0835-4510 V= 79 km/s Ps= 0.8 s Bs= 3.4 x 10^12 G ?

7. Problema 2: Existen estrellas de neutrones irregulares: ¿Pulsares o magnetares? J2144-3933 Bs = 1.9x 10^12G Ps= 8.5 s 0418+5729 Bs = 7.5 x 10^12G Ps =9.1 s ¿Pulsar o MSP? J0537-6910 Bs = 9.25 x 10^11G Ps= 0.016 s

8. Si todas las estrellas de neutrones tienen un mismo origen entonces una unificación que pueda explicar esta gran variedad de familias es una idea deseable

9. El origen magnetar de las estrellas de neutrones Todas las estrellas de neutrones experimentan al nacer una decaída ultra-rapidade sus campos magnéticos. Si la energía radiada de este decaimiento se transforma en energía cinética y rotacional de la estrella de neutrones, entonces este decaimiento ocurrirá en un tiempo de 10^(-4) s siempre que los campos magnéticos iniciales sean del orden de 10^15-10^16 G. Esta idea sugiere que todas las estrellas de neutrones nacen con campos magnéticos típicos de magnetares y periodos típicos de pulsares milisegundo.Se sugiere que el origen de esta decaída del campo está en las inestabilidades magnéticas, las cuales son inevitables durant el nacimiento de las estrellas de neutrones

11. Una idea simple Formula de Larmor Radiación de la potencia de del momento dipolar (1) Potencia radiada Por una NS

12. (2) Energía radiada por una NS durante el tiempo

13. Si la energía radiada de este decaimiento se transforma en energía cinética y energía rotacional sobre la estrella de neutrones, entonces conservación de energía implica la siguiente ecuación (3) (4)

14. Limite físico de (5) Con esta condición impuesta el tiempo de decaimiento de a es de

15. De las ecuaciones 3 y 5 se obtiene La siguiente ecuación (6)

16. (7) Campo magnético inicial del las estrellas de neutrones En donde es la función de Lambert, la cual se define como la inversa de la función y

17. De la ecuación 6 se obtienen La siguientes ecuaciones (8) Rotación inicial de una NS

18. Velocidad una Estrella de Neutrones (9)

19. Resultados

21. Resultados Particulares B0833-45 (vela) Bs=3.4 x 10^12G B0833-45 (vela) Bo=6.4 x 10^15G B0531+21 (crab) Bs=3.78 x 10^12G B0531+21 (crab) Bo=5.8 x 10^15G

22. Conclusión La existencia de miembros “irregulares” en las estrella de neutrones puede ser explicado con el modelo del naciente decaimiento ultra-rápido propuesto. Esta idea sugiere que todas las estrellas de neutrones nacen con campos magnéticos típicos de magnetares y periodos típicos de pulsares milisegundo. Por ejemplo el pulsar J2144-3933 con Ps= 8.5 s y Bs= 6.4x 10^12 G no constituye un enigma en este modelo, de acuerdo con la eq. 6 para obtener estos valores su campo magnético inicial decayó tres órdenes de magnitud y aumento dos órdenes de magnitud de su periodo inicial. En principio la idea de este modelo podría ser útil hacia un modelo unificantede las estrellas de neutrones

23. Discusión Una explicación física de este decaimiento podría encontrarse, en principio por inestabilidades magnéticas experimentadas por la estrella naciente. Geppert & Rheinhardt A&A, 2006, discuten el proceso magnetohydrodinamico (MHD) el cual significantemente reduce el campo magnético de una estrella de neutrones naciente en fracciones de un segundo. H. Spruit 2008, IAU Symposium, ha sugerido que la rotación diferencial podría ser la causa de crecimiento exponencial del campo magnético el cual está en riesgo de decaer por inestabilidades magnéticas

24. Referencias Deller at al., 2012, ApJ, 748, L1 Geppert U. & Rheinhardt M., 2006, A&A, 456, 639 Harrison, E. R.& Tademaru, E., 1975, ApJ, 201, 447 HelfandD. J. et al., 2007, ApJ, 662, 1198 Hobbs G. et al., 2005, MNRAS, 360, 974 Ibrahim et al., 2004, ApJ, 609, L21 Kaspi V. M., 2010, PNAS, 107, 7147 Lai D. & Shapiro S. L. 1991, ApJ, 383, 745 Lyne A. & Lorimer D., 1994, Nature, 369, 127 Lyne A. et al., 1993, MNRAS, 265, 1003 Manchester et al., 2005, MNRAS, 167, 17 Miller, M. C., & Hamilton, D. P., 2001, ApJ, 550, 863 Rea N. et al., 2010, Sience, 330, 944 Spruit H. & Phinney E. S., 1998, Nature, 393, 139 Spruit H. C., 2008, in Strassmeier K.G., Kosovichev A.G. and Beckman J.E., eds, CosmicMagneticFields: From Planets, toStars and Galaxies. Proceedings of the International AstronomicalUnion, IAU Symposium, 259, 61 Tiengo A. et al., 2011, MNRAS, 412, L73

25. Gracias