Як нейтронна зірка впадає в чорну діру?

Ми знаємо вражаючі вибухи наднових, які, коли вони досить важкі, утворюють чорні діри. Вибухове випромінювання як електромагнітного випромінювання, так і масивної кількості речовини чітко спостерігається і вивчається досить ретельно. Якщо зірка була досить масивною, залишком буде чорна діра. Якщо вона не була досить масовою, це буде нейтронна зірка.

Зараз існує ще один спосіб створення чорних дір: нейтронна зірка захоплює достатню кількість речовини, або дві нейтронні зірки стикаються, і їх об'єднана маса створює достатню силу тяжіння, щоб викликати черговий колапс - у чорну діру.

Які ефекти пов'язані з цим? Чи є вибухонебезпечне викид якогось випромінювання чи частинок? Це спостерігається? Які фізичні процеси відбуваються в нейтронах, коли вони піддаються критичному підвищенню тиску? Яка маса нової чорної діри порівняно з нейтронною зіркою походження?

Нейтронна зірка повинна мати мінімальну масу принаймні 1,4x маси сонячної маси (тобто 1,4x маси нашого Сонця), щоб стати нейтронною зіркою в першу чергу. Докладніше див. Обмеження Чандрасехар у Вікіпедії.

Нейтронна зірка утворюється під час наднової , вибуху зірки, що становить щонайменше 8 сонячних мас.

Максимальна маса нейтронної зірки - 3 маси Соня. Якщо він стане більш масовим, ніж це, то він обвалиться на зірку кварків , а потім у чорну діру.

Ми знаємо, що 1 електрон + 1 протон = 1 нейтрон;

1 нейтрон = 3 кварки = вгору кварк + вниз кварк + вниз кварк;

1 протон = 3 кварки = вгору кварк + вгору кварк + вниз кварк;

Супернова спричиняє або нейтронну зірку (між 1,4 і 3 маси сонячної енергії), кваркову зірку (близько 3 мас сонячного світла), або чорну діру (більше 3 мас сонячної маси), яка є рештою зруйнованим ядром зірки.

Під час сверхнової більшість зоряної маси видувається в космос, утворюючи елементи важчі за заліза, які неможливо генерувати за допомогою зоряного нуклеосинтезу, оскільки поза заліза зірка потребує більше енергії для злиття атомів, ніж повертається назад.

Під час колапсу наднової атоми в ядрі розпадаються на електрони, протони та нейтрони.

У випадку, якщо з наднової утворюється ядро ​​нейтронної зірки, електрони та протони в ядрі зливаються в нейтрони, тому щойно народжена нейтронна зірка діаметром 20 км, що містить між 1,4 і 3 сонячними масами, є як гігантське атомне ядро містять лише нейтрони.

Якщо маса нейтронної зірки потім збільшується, нейтрони стають виродженими, розпадаючись на їх складові кварки, таким чином, зірка стає зіркою кварків; подальше збільшення маси призводить до появи чорної діри.

Верхня / нижня межа межі для зірки кварків не відома (або принаймні я не міг її знайти), у будь-якому випадку це вузька смуга навколо трьох сонячних мас, що є мінімальною стійкою масою чорної діри.

Коли ви говорите про чорну діру зі стійкою масою (принаймні 3 маси сонячної маси), добре врахувати, що вони бувають 4-х ароматів: обертовий-заряджений, обертово-незаряджений , не обертовий-заряджений, не обертовий-незаряджений .

Те, що ми візуально бачили б під час трансформації, було б спалахом жорсткого випромінювання. Це тому, що під час обвалу частинки на / біля поверхні встигають випромінювати жорстке випромінювання, коли вони розпадаються перед тим, як зайти на горизонт події; тому це може бути однією з причин сплеску гамма-променів (GRB).

Ми знаємо, що атоми розпадаються на протони, нейтрони, електрони під тиском.

Під більшим тиском протони та електрони об'єднуються в нейтрони.

Під ще більшим тиском нейтрони розпадаються на кварки.

Під все більшим тиском, можливо, кварки розпадаються на ще більш дрібні частинки.

Зрештою, найменша частинка - це рядок : відкритий або закритий цикл і має довжину Планка, яка на багато порядків менша, ніж кварка. якщо струна збільшена таким чином, що вона дорівнює 1 міліметру в довжину, то протон мав би діаметр, який б щільно прилягав між Сонцем та Епсілоном Ерідані на відстані 10,5 світлових років; ось наскільки великий протон порівнюється зі струною, тож ви можете уявити, що між кварками та рядками, можливо, досить багато проміжних речей.

В даний час схоже, що ще декілька десятиліть знадобиться для з'ясування всієї математики в теорії струн, і якщо є щось менше, ніж рядки, то буде потрібно нова теорія, але поки теорія струн виглядає добре; дивіться книгу « Елегантний Всесвіт » Брайана Гріна.

Рядок - це чиста енергія, і Ейнштейн сказав, що маса - це лише форма енергії, тому обвал у чорну діру справді руйнує структуру енергії, яка створює появу маси / речовини / баріонових частинок, і залишає масу в найпростішій формі форму, відкриті або закриті струни, тобто чисту енергію, пов'язану із силою тяжіння.

Ми знаємо, що чорні діри (які насправді не є дірками або особливості, оскільки вони мають масу, радіус, обертання, заряд і, отже, щільність, яка змінюється в радіусі) можуть випаровуватися , відмовляючись від усієї маси у вигляді випромінювання, тим самим доводячи вони насправді є енергією. Випаровування чорної діри відбувається, якщо її маса нижче мінімальної маси стійкої чорної діри, яка становить 3 сонячних маси; радіус Шварцшильда рівняння навіть говорить вам , що радіус чорної діри з урахуванням її маси, і навпаки.

Таким чином, ви могли перетворити все, що завгодно, наприклад, ваш олівець, у чорну діру, якщо хочете, і зможете стиснути його до потрібного розміру, щоб він став чорною дірою; це просто, що він би негайно перетворив себе (випарувався) повністю у спалах жорсткого випромінювання, тому що олівець менший, ніж стабільна маса чорної діри (3 маси Соняку).

Ось чому експеримент CERN ніколи не міг створити чорну діру, щоб проковтнути Землю - субатомна чорна діра, навіть одна з масою всієї Землі, або Сонця, випарувалася б, перш ніж проковтнути щось; в нашій Сонячній системі недостатньо маси, щоб зробити стабільну (3 сонячної маси) чорну діру.

Простий спосіб, коли нейтронна зірка стане більш масовою, щоб перетворитися на чорну діру, - це бути частиною бінарної системи, де вона досить близька до іншої зірки, що нейтронна зірка та її двійкова пара обходять один одного , а нейтронна зірка відводить газ від іншої зірки , отримуючи таким чином масу.

Ось приємний малюнок, що показує саме це.

Матерія, що потрапляє в чорну діру, прискорюється до швидкості світла. По мірі її прискорення речовина розпадається на субатомні частинки і жорстке випромінювання, тобто рентгенівські та гамма-промені. Сама чорна діра не видно, але видно світло від падаючої речовини, яка прискорюється і розпадається на частинки. Чорні діри також можуть спричинити вплив гравітаційної лінзи на світло фонових зірок / галактик.

Просто зосередитись на одній частині вашого питання. Незважаючи на те, що нейтронна зірка може накопичити матеріал або зіткнутися дві нейтронні зірки, щоб утворити чорні діри, такий вигляд має бути досить рідкісним (хоча див. Нижче)

$2M_{\odot}$$5M_{\odot}$ ). Це підтвердило трохи раніше роботи Farr et al. ( 2011 р . ) .

Злиття нейтронних зірок має відбутися, хоча. Очевидний приклад - бінарна нейтронна зоряна система Хульса-Тейлора, де два об'єкти спірально поєднуються, імовірно, за рахунок випромінювання гравітаційних хвиль і зливаються приблизно через 300 мільйонів років. Об'єднана маса 2 нейтронних зірок становить$2.83M_{\odot}$

Злиття нейтронних зірок (або злиття нейтронної зірки + бінарні чорні діри) вважається прародителями короткочасних сплеску гамма-променів або так званих подій Кілонова, які, як правило, спостерігаються у високих червоних змінах галактик. Зазвичай вони тривають секунду або менше, але передбачають викид енергії приблизно$\sim 10^{44}$J. Вони можуть створити чорну діру або, можливо, більш масивну нейтронну зірку. Буде також підпис гравітаційної хвилі ("щебетання"), який можна було б виявити наступним поколінням експериментів з гравітаційними хвилями (зараз реальність). Ці чорні діри можуть бути ізольованими і, отже, не представлені в масовому розподілі вище. Подальше спостереження підписання цих подій може бути у вигляді нинішніх рівнів ряду важких елементів r-процесів, таких як «Іридій» та «Золото», які в основному можуть бути вироблені в цих подіях.

Що стосується аккреції на існуючій нейтронній зірці - добре, це виглядає досить рідко, оскільки може бути великий розрив між найвищими масами, при яких нейтронні зорі утворюються в наднових (можливо $1.5M_{\odot}$$2M_{\odot}$$3M_{\odot}$$>10^{18}$$^3$$2M_{\odot}$

$M_{\odot}$$M_{\odot}$

Спостережний ухил полягає в тому, що супутниками чорних дір з найменшою масою в бінарних системах можуть бути завжди переповнювати їх частки Роша. Отриманий підпис наросту заповнює спектр супутника та запобігає оцінці динамічної маси (наприклад, Fryer 1999 ). Чандр Галактична Опуклість Огляд намагається знайти приклади, в стані спокою відносно низькою рентгенівської світності, затьмарюючи компактні виконавчі файли, з допомогою яких для вимірювання більш незміщеної розподілу маси чорної діри.

$2.4^{+2.1}_{-1.1}\ M_{\odot}$