Верхний предел массы нейтронной звезды и коллапс в черную дыру

Jan 12 2021

Я читал ответы на вопрос (https://astronomy.stackexchange.com/questions/748/how-does-neutron-star-collapse-into-black-hole); и у меня было два основных вопроса:

  1. Какова точная нижняя предельная масса черной дыры? Или, если быть более точным, какова граница, на которой массивная звезда превращается из нейтронной звезды в черную дыру?

  2. Может ли нейтронная звезда с максимально возможной массой превратиться в черную дыру, просто поглотив минимально возможную массу (массу Планка)?

Ответы

3 JohnDumancic Jan 12 2021 at 09:40

Я отвечу на оба ваших вопроса по очереди.

  1. Что касается вашего более общего вопроса, то в классической общей теории относительности не существует нижнего предела массы черной дыры; вы можете сделать его настолько большим или маленьким, насколько захотите. Что касается вашего более точного вопроса, верхняя граница невращающейся нейтронной звезды - это предел Толмана-Оппенгеймера-Волкова , который составляет от 2,1 до 2,3 солнечных масс. Помимо этого, нейтронная звезда схлопнется в черную дыру.

  2. У нас пока нет совершенного количественного понимания внутренней части нейтронной звезды, поэтому в настоящее время на этот вопрос нет ответа. Однако если предположить, что наша нейтронная звезда представляет собой статическую сферически-симметричную массу, состоящую из идеальной жидкости с плотностью, возрастающей наружу, тогда мы должны иметь$$M<\frac{4Rc^2}{9G}$$ где $R$ - (площадной) радиус, $c$ это скорость света, и $G$- гравитационная постоянная. Это теорема Бухдаля . Итак, если нейтронная звезда подчиняется вышеуказанным (довольно разумным) постулатам и может быть доведена до предела (что может быть, а может и не иметь место), то она будет в описанной вами ситуации; толкание даже немного большей массы неизбежно приведет к коллапсу черной дыры.