Batas atas massa bintang neutron dan runtuh menjadi lubang hitam

Question

Saya sedang membaca jawaban tentang sebuah pertanyaan (https://astronomy.stackexchange.com/questions/748/how-does-neutron-star-collapse-into-black-hole); dan saya punya dua pertanyaan utama:

1. Berapa massa batas bawah yang tepat dari sebuah lubang hitam? Atau lebih tepatnya, apa perbatasan tempat bintang masif berubah dari bintang neutron menjadi lubang hitam?

2. Dapatkah bintang neutron bermassa semaksimal mungkin berubah menjadi lubang hitam dengan hanya menyerap massa seminimal mungkin (massa Planck)?

Answer 1

Saya akan menjawab kedua pertanyaan Anda secara bergantian.

1. Untuk pertanyaan Anda yang lebih umum, dalam relativitas umum klasik, tidak ada batas massa bawah pada lubang hitam; Anda dapat membuatnya sebesar atau sekecil yang Anda inginkan. Untuk pertanyaan Anda yang lebih tepat, batas atas bintang neutron yang tidak berputar adalah batas Tolman-Oppenheimer-Volkoff , yaitu antara 2,1 hingga 2,3 massa matahari. Di luar ini, bintang neutron akan runtuh menjadi lubang hitam.

2. Kami belum memiliki pemahaman kuantitatif yang sempurna tentang interior bintang neutron, jadi saat ini pertanyaan ini tidak dapat dijawab. Namun, dengan asumsi bintang neutron kita adalah massa statis simetris berbentuk bola yang terbuat dari fluida sempurna dengan kepadatan yang meningkat ke luar, maka kita harus memiliki$$M<\frac{4Rc^2}{9G}$$ dimana $R$ adalah radius (areal), $c$ adalah kecepatan cahaya, dan $G$adalah konstanta gravitasi. Ini adalah teorema Buchdahl . Jadi, jika sebuah bintang neutron mematuhi dalil-dalil di atas (cukup masuk akal), dan dapat dibawa tepat di bawah batas (yang mungkin atau mungkin tidak demikian), maka itu akan berada dalam situasi yang Anda gambarkan; mendorong dalam massa yang sedikit lebih banyak pasti akan menyebabkan keruntuhan lubang hitam.