Límite superior de la masa de la estrella de neutrones y colapso en un agujero negro

Jan 12 2021

Estaba leyendo respuestas sobre una pregunta (https://astronomy.stackexchange.com/questions/748/how-does-neutron-star-collapse-into-black-hole); y tenía dos preguntas importantes:

  1. ¿Cuál es la masa límite inferior exacta de un agujero negro? O para ser más precisos, ¿cuál es el límite donde una estrella masiva pasa de ser una estrella de neutrones a un agujero negro?

  2. ¿Puede una estrella de neutrones con la máxima masa posible convertirse en un agujero negro simplemente absorbiendo la mínima masa posible (masa de Planck)?

Respuestas

3 JohnDumancic Jan 12 2021 at 09:40

Responderé a sus dos preguntas por turno.

  1. Para su pregunta más general, en la relatividad general clásica, no existe un límite de masa inferior para un agujero negro; puede hacerlo tan grande o tan pequeño como desee. Para su pregunta más precisa, el límite superior de una estrella de neutrones que no gira es el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff , que se encuentra entre 2,1 y 2,3 masas solares. Más allá de esto, la estrella de neutrones colapsará en un agujero negro.

  2. Todavía no tenemos una comprensión cuantitativa perfecta del interior de una estrella de neutrones, por lo que actualmente esta pregunta no tiene respuesta. Sin embargo, asumiendo que nuestra estrella de neutrones es una masa estática, esféricamente simétrica hecha de un fluido perfecto con una densidad que aumenta hacia afuera, entonces debemos tener$$M<\frac{4Rc^2}{9G}$$ dónde $R$ es el radio (areal), $c$ es la velocidad de la luz, y $G$es la constante gravitacional. Este es el teorema de Buchdahl . Entonces, si una estrella de neutrones obedeciera los postulados anteriores (bastante razonables) y pudiera ser llevada justo debajo del límite (que puede ser o no el caso), entonces estaría en la situación que usted describe; introducir incluso un poco más de masa inevitablemente provocaría el colapso de un agujero negro.