Obergrenze der Neutronensternmasse und Zusammenbruch zu einem Schwarzen Loch

Question

Ich habe Antworten zu einer Frage gelesen (https://astronomy.stackexchange.com/questions/748/how-does-neutron-star-collapse-into-black-hole); und ich hatte zwei Hauptfragen:

1. Was ist die genaue untere Grenzmasse eines Schwarzen Lochs? Genauer gesagt, an welcher Grenze verwandelt sich ein massereicher Stern von einem Neutronenstern zu einem Schwarzen Loch?

2. Kann sich ein Neutronenstern mit maximal möglicher Masse in ein Schwarzes Loch verwandeln, indem er nur die minimal mögliche Masse (Planck-Masse) absorbiert?

Answer 1

Ich werde Ihre beiden Fragen nacheinander beantworten.

1. Für Ihre allgemeinere Frage gibt es in der klassischen Allgemeinen Relativitätstheorie keine untere Massengrenze für ein Schwarzes Loch. Sie können es so groß oder so klein machen, wie Sie möchten. Für Ihre genauere Frage ist die Obergrenze für einen nicht rotierenden Neutronenstern die Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze , die zwischen 2,1 und 2,3 Sonnenmassen liegt. Darüber hinaus wird der Neutronenstern in ein Schwarzes Loch fallen.

2. Wir haben noch kein perfektes quantitatives Verständnis des Inneren eines Neutronensterns, daher ist diese Frage derzeit nicht zu beantworten. Angenommen, unser Neutronenstern ist eine statische, kugelsymmetrische Masse, die aus einer perfekten Flüssigkeit mit einer nach außen zunehmenden Dichte besteht, dann müssen wir haben$$M<\frac{4Rc^2}{9G}$$ wo $R$ ist der (Flächen-) Radius, $c$ ist die Lichtgeschwindigkeit und $G$ist die Gravitationskonstante. Dies ist Buchdahls Theorem . Wenn also ein Neutronenstern den obigen (ziemlich vernünftigen) Postulaten gehorcht und in der Lage wäre, direkt unter die Grenze zu kommen (was der Fall sein kann oder nicht), dann wäre dies in der von Ihnen beschriebenen Situation der Fall. Wenn Sie noch ein bisschen mehr Masse einschieben, würde dies unweigerlich zu einem Zusammenbruch eines Schwarzen Lochs führen.