Modelos de transferencia hiperespacial y escenarios de estabilización de estrellas de neutrones

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • El texto explora modelos de transferencia hiperspacial que implican estrellas de neutrones y su estabilidad.
  • Describe dos escenarios: un escenario suave y un escenario duro, relacionados con la formación de un puente hipertoroidal.
  • El texto menciona fenómenos como las ondas gravitacionales, las emisiones gamma y las propiedades de la materia en espacios gemelos.
  1. Sugerencias para los modelos de transferencia hiperespacial.

Escenario suave:

Supongamos que una estrella de neutrones, cercana a la criticidad, esté ubicada cerca de una estrella compañera. Esta última le envía materia (viento estelar). Cuando se alcanzan las condiciones críticas, se forma un pequeño puente hipertoroidal en el centro de la estrella, que evacuará rápidamente la materia excedente hacia el espacio gemelo. Esta materia transferida se comporta como si su masa hubiera sido invertida (ya que se mueve en un pliegue de marcador temporal invertido F*, ver sección 14). La estrella de neutrones la repele y es rápidamente proyectada al espacio, en el pliegue gemelo. Este proceso garantizaría la estabilidad de la estrella de neutrones, ya que el puente se cerraría cuando la densidad y la presión en el centro se hicieran suficientemente bajas. Este fenómeno podría ir acompañado de emisiones de ondas gravitacionales y rayos gamma (destellos gamma).

Escenario duro:

Existen pares de estrellas de neutrones. Se ha demostrado que su rotación se ralentiza constantemente debido a la pérdida de energía por emisión de ondas gravitacionales, por lo que deberían fusionarse. La fusión brusca de dos estrellas de neutrones se convertiría en una catástrofe (en el sentido matemático del término). La construcción de una solución completa no estacionaria del sistema (115) más (116) permitiría describir tal proceso. Lo siguiente es especulativo.
Observemos que el traslado total de materia llevaría a una configuración correspondiente a:
(126)

S = - c T* (127)
S* = c T*

Pero, el proceso siendo a priori reversible, la estrella de neutrones transferida sería crítica. Una posibilidad es un traslado casi total de materia hacia el espacio gemelo. Una vez finalizado el proceso, el puente hipertoroidal se cerraría, y se alcanzaría un nuevo equilibrio, correspondiente a:
(128)
S = - c (T - T*)
(129)
S* = c ( T* - T )

El tamaño de las letras en negrita se supone que indica las importancias relativas de los términos tensoriales. El pequeño T representa la materia residual que permanece en nuestro pliegue.

¿Cómo podría parecerse?

Esta materia residual sería mantenida a distancia por la estrella de neutrones transferida (autoatrayente, pero repulsiva con respecto a la materia residual debido a la inversión de su masa), ahora ubicada en el espacio gemelo. Como se explica en las referencias [13], [14], [15] y [21]:

  • La materia atrae a la materia, según la ley de Newton (en la aproximación newtoniana).
  • La materia gemela (materia transferida) atrae a la materia gemela, según la ley de Newton.
  • La materia y la materia gemela se repelen mutuamente, según una "ley anti-newtoniana".

En nuestro pliegue, la materia residual se enfriaría mediante procesos radiativos. Si no existe ninguna fuente de energía cercana, su temperatura tendería a la del fondo cósmico (3°K). Formaría una especie de cáscara hueca de gas frío que rodea un objeto (invisible) repulsivo. Ver figura 17


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Fig.17 : Esquema del traslado hiperespacial de la mayor parte de la materia de una estrella de neutrones.
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Si esta idea es válida, tales objetos fríos serían observables en nuestra galaxia. Quizás algunos proplyds (recientemente descubiertos), si están compuestos por gas frío, podrían corresponder a tales cáscaras residuales. Por supuesto, si están ubicados cerca de estrellas calientes, su temperatura no podría ser tan baja. Algunas personas piensan que los proplyds son estrellas jóvenes o sistemas planetarios jóvenes en proceso de formación. Esta es solo una sugerencia.

  1. Criticidad en una estrella de neutrones.

Las estrellas de neutrones con simetría esférica (un modelo algo irrealista) se describen clásicamente mediante una geometría interna de Schwarzschild, correspondiente a la métrica bien conocida:
130)

La condición de estabilidad es:
(131)

Tenemos dos longitudes características. A la izquierda: el radio de Schwarzschild. A la derecha: el radio característico asociado a la solución interna. rn se supone que es el radio de una estrella de neutrones (con densidad constante). Cuando tiende a la criticidad, esto corresponde a la figura 18.


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Fig.18 : Una estrella de neutrones que tiende hacia la criticidad.
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El capítulo 14 de la referencia [1] "El papel de la relatividad en la estructura estelar y el colapso gravitacional" presenta, en la sección 14.1, la ecuación TOV (modelo de Tolman-Oppeinheimer-Volkov). Se muestra que si:
(132)

la presión se vuelve infinita en el centro de la estrella de neutrones (con simetría esférica). Este radio crítico es:

que es ligeramente inferior (y corresponde a una masa crítica más baja: dos masas solares en lugar de 2,5).

Indica que este aumento de la presión central es el primer síntoma de la criticidad.

...La figura 19 muestra la evolución de la presión dentro de una estrella de neutrones, para diferentes valores del radio externo, hasta la criticidad, según el modelo TOV. Cuando la masa crítica de la estrella de neutrones se vuelve crítica (para un valor cercano a dos masas solares), la presión aumenta hasta el infinito.


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Fig. 19 : Presión dentro de una estrella de neutrones (modelo TOV) para diferentes valores del radio externo.
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Las curvas siguientes aún se basan en la ecuación TOV (estado estacionario), por lo que no pueden considerarse como un modelo correcto. Sin embargo, parecen indicar a qué velocidad podría crecer la esfera (p = infinito) dentro de la estrella de neutrones cuando el radio aumenta ligeramente.


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Fig.20 : Presión interna calculada según la ecuación TOV en estado estacionario.
Aunque fundamentalmente incorrecta, esta figura parece mostrar a qué velocidad podría crecer la singularidad (p = infinito) con un ligero aumento de masa.
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  1. Un modelo didáctico de transferencia hipertoroidal.

En la referencia [16], presentamos una solución de métricas acopladas ( **g , g), describiendo las geometrías de los dos pliegues cuando una esfera de densidad constante está presente en un pliegue (el nuestro), en el vacío al exterior, y cuando la porción adyacente del espacio gemelo está vacía. Se mostró que las curvaturas escalares locales eran conjugadas según:
(133)
R
= - R

Un modelo (grosero) de una masa rodeada de vacío es un cono obtuso (asumiendo que las partículas siguen las geodésicas de esta superficie. Ver sitio web). Su parte obtusa es una porción de esfera, cuya densidad de curvatura es constante. El resto es una porción de cono, una superficie euclidiana, cuya densidad de curvatura local es cero.

Fig.21a : Cono obtuso clásico (« posicone » obtuso).

Fig.21b : Posicone obtuso con geometría gemela conjugada : un « negacone » obtuso (R = - R)*

El espacio conjugado se representó entonces como un « negacone » obtuso, construido alrededor de una silla de caballo, cuya densidad de curvatura constante es negativa, rodeada por una porción de « negacone », una superficie euclidiana.


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Fig. 22: Los dos pliegues se conectan a través de un punto cónico (densidad de curvatura infinita)
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La presión es una densidad de energía por unidad de volumen. Si representamos esta presión por la densidad de curvatura local, cuando se alcanzan las condiciones críticas (presión infinita en el centro de la estrella), aparece un punto cónico (punto de densidad de curvatura infinita), y los dos pliegues se conectan.


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Fig.23 : Aparición de un círculo de garganta.
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Luego, el pequeño paso crece en tamaño, lo que implica un cambio en la configuración geométrica.


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Fig.24-a : que se agranda.

Fig.24-b : El segundo pliegue se vuelve plano.

Fig.24-c : El segundo pliegue se convierte en un « posicone ».

Fig.24-d : Configuración simétrica : dos posicones truncados conectados a lo largo de un círculo
Imagen de la geometría de Schwarzschild : el « diabolo » simétrico
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En un proceso simétrico correspondiente al traslado total de materia (curvatura positiva) hacia el espacio gemelo, el punto medio correspondería a dos conos truncados conectados a lo largo de un círculo. Esto correspondería a la solución de « Schwarzschild ».

Fig.24-e : El primer pliegue se vuelve plano.

Fig. 24-f : El primer pliegue F se convierte en un « negacone ».
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Podemos completar la serie e ilustrar un proceso de « intercambio de curvatura » entre dos superficies.


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Fig.24-g : El intercambio de curvatura continúa.


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Fig.24-h : El intercambio de curvatura continúa.


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Fig.24-i : El intercambio de curvatura continúa.


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Fig.24-j : Contacto puntual, justo antes de la separación.


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Fig.24-k : Fin del intercambio de curvatura.
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