Limite supérieure de la masse de l'étoile à neutrons et effondrement en trou noir

Question

Je lisais les réponses concernant une question (https://astronomy.stackexchange.com/questions/748/how-does-neutron-star-collapse-into-black-hole); et j'avais deux grandes questions:

1. Quelle est la masse limite inférieure exacte d'un trou noir? Ou pour être plus précis, quelle est la frontière où une étoile massive passe d'une étoile à neutrons à un trou noir?

2. Une étoile à neutrons avec une masse maximale possible peut-elle se transformer en trou noir en absorbant simplement la masse minimale possible (masse de Planck)?

Answer 1

Je répondrai tour à tour à vos deux questions.

1. Pour votre question plus générale, en relativité générale classique, il n'y a pas de limite de masse inférieure à un trou noir; vous pouvez le faire aussi grand ou aussi petit que vous le souhaitez. Pour votre question plus précise, la limite supérieure d'une étoile à neutrons non rotative est la limite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff , qui se situe entre 2,1 et 2,3 masses solaires. Au-delà, l'étoile à neutrons s'effondrera dans un trou noir.

2. Nous n'avons pas encore une compréhension quantitative parfaite de l'intérieur d'une étoile à neutrons, donc actuellement cette question est sans réponse. Cependant, en supposant que notre étoile à neutrons est une masse statique à symétrie sphérique constituée d'un fluide parfait avec une densité qui augmente vers l'extérieur, alors nous devons$$M<\frac{4Rc^2}{9G}$$ où $R$ est le rayon (surfacique), $c$ est la vitesse de la lumière, et $G$est la constante gravitationnelle. C'est le théorème de Buchdahl . Donc, si une étoile à neutrons obéissait aux postulats ci-dessus (assez raisonnables), et pouvait être amenée juste en dessous de la limite (ce qui peut ou non être le cas), alors ce serait dans la situation que vous décrivez; pousser même un peu plus de masse entraînerait inévitablement l'effondrement d'un trou noir.