Ana yıldıza kıyasla kara delik kütlesi


13

Oluşumundan hemen sonra yıldız karadelikte kalan ana yıldızın yüzde kütle aralığı nedir?

Belirli bir vaka için bu sayıyı hangi faktörler belirler?


Bence iyi bir cevap almanız pek mümkün değil çünkü karadelikler nadiren doğrudan tek bir yıldızın çökmesinden oluşuyor. Genellikle daha karmaşık bir yoldan oluşurlar ve nihai kara deliğe neden olan tek bir ana yıldızı tanımlayamayabilirsiniz.
zephyr


1
@zephyr Bu görüşü nereden alıyorsunuz? Elbette, ikili kara delikler birleşebilir, ancak hiç kimse, her bir yıldızın çekirdek çöküşüyle ​​oluştuğu düşünülen daha olağan ~ 10 güneş kütlesi kara delik popülasyonu için ne kadar yaygın olduğunu bilmiyor.
Rob Jeffries

Yanıtlar:


9

Bu konuda genel bir fikir birliği yoktur. Farklı evrimsel modeller farklı sonuçlar verir. Son kara delik kütlesini etkileyen faktörler (yıldızın başlangıç ​​kütlesine ek olarak), projentorun dönme oranı, bileşimi (veya metalikliği) ve ikili sistemde olup olmadığı ve bu ikili sistemin olup olmadığı olacaktır. kütle aktarabildi.

Dönmenin önemli olduğu düşünülmektedir, çünkü iç karıştırmayı ve dolayısıyla yakıtın çekirdeğe ve işlenen malzemenin yüzeye ulaşma hızına etki ederek atmosferik bileşimi etkiler. Ayrıca kütle kaybını da artırabilir.

Bileşim önemlidir çünkü kütle kaybı radyasyon tarafından yönlendirilir ve yüksek metalik bileşimler için radyasyon opasiteleri daha yüksektir.

Hesaplamaları bir dizi Heger et al. (2003) bu konuda kanonik çalışmalardan biridir. Aşağıda, büyük patlama primordial bolluğu (sıfır başlangıç ​​metalikliği) olan yıldızlar için başlangıç ​​kütlesi ile kalan kütlenin bir grafiği ve daha sonra güneş metalikliği yıldızları için tekrar aynıdır.

Kırmızı çizginin noktalı "kütle kaybı yok" çizgisine oranı, peşinde olduğunuz kesri verir. Sıfır metalik (primordial) yıldızlarda 25-100 güneş kütlesinin başlangıç ​​kütleleri için% 10-40'tan artar ve belki de süper kütleli III. Yıldız yıldızları için daha da yüksektir. (Bunların teorik sonuçlar olduğunu vurguluyorum ).

Güneş metalikliği yıldızları için sonuçlar biraz farklıdır. Kırmızı çizginin noktalı çizgiye oranı 25-40 güneş kütlesi için% 10-25 arasında değişmektedir, ancak daha yüksek kütle kaybı oranları nedeniyle kara deliklerin daha da yüksek kütlelerde bile oluşup oluşmayacağı net değildir (bkz. noktalı çizgi ve mavi eğri arasındaki fark).

Sıfır metaliklik ilişkisi

Güneş metalikliği ilişkisi


5

Sorunuz, Tip II veya Tip Ib süpernova patlamasının sonucu olarak ortaya çıkan yıldız kütleli kara deliklerin oluşumu ile ilgilidir. Bu, büyük bir yıldızın çekirdeği kendi kendine çekiminden çöktüğünde ve nükleer reaksiyonlar yoluyla enerjinin hızlı bir şekilde salınmasına neden olduğunda ortaya çıkar. Bu, yıldızın geri kalanına fotonlar ve nötrinolar şeklinde muazzam miktarda enerji verir ve sonuç olarak yıldızı havaya uçurur. Bu çekirdek bölge ya bir nötron yıldızı olur ya da bu çekirdek bölgenin kütlesi yeterince yüksek olduğunda, doğrudan bir kara deliğe çöker. Bu kanaldan patlayabilen yıldızlar Samanyolu'nda, yani Güneşimiz gibi yıldızlara kıyasla nadir olsa da, muhtemelen bu süreçte oluşan milyarlarca nötron yıldızı ve yıldız kütleli kara delik vardır.

Süpernova olarak patlayan yıldızlar gerçekten büyüktür ve kütlelerle Güneş kütlesinin en az ~ 8 katı ağırlığındadır. Merkezde kara delikler üretenler daha da yüksektir, genellikle ~ 20 güneş kütlesinin üzerindedir (bu sayı tartışmalıdır ... bu aşırı ortamlardaki nükleer fiziğin bazıları belirsizdir).

Bu makalenin Şekil 2sorunuza biraz ışık tutabilir (...). Bu makale, patlama sırasında ne kadar kütle atıldığını ve patlama sonrası ne kadar kütlenin kaldığını izlemek için bir dizi yıldız evrim modeli yayınladı. Yatay eksen yıldızın orijinal kütlesini verir (Güneş kütlesinin birimlerinde, örneğin 10 değeri Güneş kütlesinin 10 katı anlamına gelir) ve düz daireler artık kalıntısının nihai kütlesini tanımlar - bir nötron yıldızı veya kara delik. Dikey eksen, kalanın kütlesini verir. Ne yazık ki, aralık yalnızca tek bir büyüklük sırasının üzerinde olmasına rağmen, dikey eksen için logaritmik boşluk kullanmaya karar verdiler. Yani gerçek kütle miktarını elde etmek için, baz-10 logaritmasını geri almanız gerekir. Örneğin, siyah bir noktanın dikey eksende 0.3 değeri varsa, kalan kütlenin kütlesi 10 ^ (0.3) = Güneş kütlesinin 2.0 katı olacaktır. 0.6 değeri Güneş'in kütlesinin 10 ^ (0.6) = 3.98 katı, vb. Olacaktır. Daha yüksek kütlelerde patlama için birkaç farklı mekanizmayı dikkate aldılar (unutmayın, işler yıldız büyüdükçe daha belirsiz hale gelir). bazı yatay değerlerde birden çok siyah nokta vardır. Merak ediyorsanız, daha zayıf patlamalar malzemenin bir kısmının kalıntıya düşmesine izin verebilir, bu da arsa üzerinde daha yüksek bir siyah noktaya neden olur.

Ne olursa olsun, örneğin, 20 güneş kütleli bir yıldızın 10 ^ (0.3) = 2 güneş kütlesi kalıntısı yarattığını görebilirsiniz. 30 güneş kütleli bir yıldız Güneş kütlesinin 2 ila 4 katı arasında bir kalıntı oluşturabilir. Her durumda, yıldızın orijinal kütlesinin çoğunluğu kaybolur.

Ayrıca bu makalenin çizimlerine de bakabilirsiniz . Bu yazı biraz daha dikkatli bir iş yapmış gibi görünüyor. Bununla birlikte, her iki kağıt da size temel resmi verir.

(Kenara: Şekil 2, 'Samanyolu'nda bulabileceğiniz yıldızlar' anlamına gelen 'güneş metalikliği' yıldızları içindir. Şekil 1, helyumun ötesinde önemli miktarda element bulunmadan önce, erken Evrende oluşacak yıldızlar içindir. oluşturuldu.)

Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.