Pitanje:
Postoji li mogućnost da se bijeli patuljak pretvori u neutronsku zvijezdu ili crnu rupu?
Baalateja Kataru
2018-04-14 04:44:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Znam da je bijeli patuljak uglavnom uravnotežen pritiskom degeneracije elektrona i da ako iz bilo kojeg izvora dobije više od 1,4 Sunčeve mase (poput zvijezde pratiteljice ili sudara), eksplodira kao supernova tipa I. No postoji li mogućnost da se bijeli patuljak pretvori u neutronsku zvijezdu (ili možda crnu rupu)?

Tri odgovori:
Rob Jeffries
2018-04-14 15:26:31 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odgovor je: neutronskoj zvijezdi - moguće; do crne rupe, ne.

Postupak stvaranja neutronske zvijezde poznat je kao kolaps izazvan priraštajem i o njemu se ozbiljno raspravlja, posebno u slučaju bijelih patuljaka koji su rođeni na gornjem kraju "prirodni raspon mase" za bijele patuljke, a zatim prirastaju više mase kao dio binarnog sustava. Izvrsno štivo uvodni su dijelovi Taurusa i sur. (2013), koji prolaze kroz motivaciju, postupak i (ograničene) promatračke dokaze. Vidi također Schwab i sur. (2015); Ruiter i sur. (2018).

Eksplozija vs kolaps

Bijeli patuljak može reagirati na nakupljanje materijala eksplozijom ili urušavanjem. Ovisi o konkurenciji između energije koja se oslobađa u fuzijskim reakcijama i energije koja se blokira endotermnim reakcijama hvatanja elektrona (poznate i kao neutronizacija).

Ako se započnu termonuklearne reakcije, vjerojatni ishod je odbjegla nuklearna reakcija - tlak unutar zvijezde ne raste dovoljno brzo da spriječi fuziju cijele zvijezde. Oslobođena energija premašuje gravitacijsku energiju vezanja i vjerojatni ishod je supernova tipa Ia.

S druge strane, bijeli patuljak podržan je degeneracijom elektrona. Ako se neutronizacija počne događati u jezgri, tada protoni (u jezgrama) hvataju elektrone da bi stvorili neutrone. To destabilizira zvijezdu uzrokujući njen kolaps. Kolaps bi se nastavio (brzo) na sličan način kao i supernova jezgre kolapsa. Jezgre bi se disocirale, neutronizacija bi se privela kraju, a kolaps bi zaustavio stvaranje neutronske zvijezde.

Mala je mogućnost da bi takva kolapsa mogla nastati crna rupa. Objekt koji se ruši bio bi reda veličine 1,4 Sunčeve mase i ugodno manji od maksimalne mase promatranih neutronskih zvijezda (najmanje 2 Sunčeve mase). Stoga će se kolaps zaustaviti u fazi neutronske zvijezde.

Bijeli patuljci umjerene mase

Većina bijelih patuljaka umjerene mase ima C / O sastav . Trebat će nakupiti puno mase da bi došli do gustoće (otprilike 4 $ \ puta 10 ^ {13} $ kg / m $ ^ 3 $ , dostignut na 1,38 mil. USD _ {\ odot} $ u WD koji se ne okreće), gdje neutronizacija postaje energetski izvediva. Prije nego što se to dogodi, vjerojatno je da se fuzijske reakcije zapale (zbog velike gustoće, a ne temperature). Prag gustoće paljenja je * niži * za jezgre s nižim atomskim brojem (He < C < O) zbog niže Coulomove odbojnosti, a gustoće praga paljenja za He i C također su niže od praga neutronizacije za C .

To znači da bi se u C / O WD-u koji je izlučio puno tvari moglo dogoditi paljenje u C u jezgri ili bi se moglo pokrenuti u He (pri još nižim gustoćama) u osnovi duboko prirasle ljuske materijala. Ishod bi vjerojatno bio odbjegla termonuklearna fuzija i potpuno uništavanje zvijezde.

Masivniji bijeli patuljci

O / Ne / Mg WD-ovi izrađeni su kao završni stadiji masivnijih zvijezda ( 8-10 milijuna $ _ {\ odot} $ ) i vjerojatno se rađaju kao ostaci s mnogo veća masa $ >1.2M _ {\ odot} $ od tipičnih C / O WD-ova. Masivniji WD-ovi su manji, veće gustoće. Pragovi neutronizacije za O, Ne i Mg su samo $ 1,9 \ times10 ^ {13} $ , 6 $ \ puta 10 ^ { 12} $ i $ 3 \ puta 10 ^ {12} $ kg / m $ ^ 3 $ raspon> odnosno (sve niže nego za C, posebno za Ne i Mg). To znači da će O / Ne / Mg WD možda morati nakupiti vrlo malo mase da bi postigao ovu središnju gustoću, započeo neutronizaciju, što dovodi do kolapsa. Osim toga, ako takve gustoće nisu dovoljne za pokretanje izgaranja C u C / O WD-u, tada zasigurno neće biti dovoljno visoke da pokreću izgaranje u O / Ne / Mg zbog jačeg odbijanja kulona. Nadalje, ako se priraste malo mase, tada neće biti duboke ovojnice priraslog materijala u kojem bi se moglo zapaliti izgaranje izvan središta.

Iz svih ovih razloga, O / Ne / Mg WD-ovi mogu biti više vjerojatno ( Liu i sur. 2018; ali također pogledajte Wang 2018) da će se srušiti nego eksplodirati (urušavanje bi moglo uzrokovati vrstu kolapsa jezgre supernova).

Događa li se kolaps izazvan priraštajem?

Trenutno postoje samo neizravni dokazi. Kada pogledamo nedavno formirane neutronske zvijezde - identificirane kao brzo okrećući se pulsari - vidimo da one uglavnom imaju vrlo velike brzine. Smatra se da su ove brzine rezultat asimetričnog "udarca" koji daje supernova srušenog jezgra tipa II. To pak sugerira da bi moglo biti prilično teško zadržati neutronsku zvijezdu u binarnom sustavu, ali opaža se da su mnoge neutronske zvijezde u binarnim sustavima, a mnogi od njih, posebno milisekundni pulsari, smatraju se da su prošli značajan prijenos mase u prošlosti.

Daljnji dokazi potječu iz zadržavanja značajne populacije neutronskih zvijezda unutar globularnih nakupina. Opet, moglo se očekivati ​​da će udarci izbaciti većinu njih. Uz to, postoji niz primjera koji se čine "mladima", jer omjer njihovih razdoblja spina i brzine propadanja spina ukazuje da su nastala nedavno. Budući da u globularnim nakupinama nema zvijezda velike mase, pa tako ni mogućih rodonačelnika tih objekata putem kolapsa jezgre masivnih zvijezda, tada je moguć kolaps izazvan akrecijom bijelog patuljka velike mase.

Ken G
2018-04-14 07:45:09 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ne za većinu bijelih patuljaka, jer su obično puni topljivog materijala (ponajviše ugljika i kisika). Kad takav materijal počne trpjeti gravitacijski kolaps, zagrijava se i stapa, stvarajući supernovu tipa Ia i ne ostavljajući ništa iza sebe zbog intenziteta eksplozije. Ali neki bijeli patuljci imaju željezne jezgre, na primjer https://arxiv.org/abs/astro-ph/9911371, i moglo bi se očekivati ​​da će željezna jezgra preživjeti supernovu. Da li bi mogao dobiti dovoljno materijala da se sruši u neutronsku zvijezdu, nisam mogao reći, ne zvuči lako, ali nikad ne reci nikad.

Dokazi iz 90-ih za moguće željezne bijele patuljke (koji se uglavnom temelje na rezultatima Hipparcosa za Procyon B) su nakon toga nestali. http://iopscience.iop.org/article/10.1086/338769/fulltext/55005.text.html
Ah, to je vrlo zanimljivo, hvala-- pa bi se sada činilo da je odgovor još jače "ne" nego prije.
Nekako kažem samo vaš komentar, ali ne i vaš puni odgovor. Ovo potonje objašnjava na jasan način kako neutronizacija može nastaviti paljenje u nekih bijelih patuljaka, čak i bez željeza. Shvaćam što želiš reći! Pa da, čini se da ste pronašli put do neutronske zvijezde od bijelog patuljka, bravo.
userLTK
2018-04-14 09:14:05 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ako vaš bijeli patuljak ima veliku željeznu jezgru. . . može biti. Ali vjerojatno nije. Brzi se kolaps tipa 1a urušava na granici Chandrasekhara, zračnim tlakom pritiskajući u željeznu jezgru. . . samo možda, ali čak i tada želim reći ne, to nije moguće, samo taj, taj scenarij jednostavno može imati šanse.

Crna crna rupa teško je br. Neutronska zvijezda mase 2.5 (oko) Sunčeve mase može se pretvoriti u crnu rupu. Bijeli patuljak mase 1.4 solarne mase, čak i ako je napravljen od željeza, čak i ako se nekako uspije srušiti u neutronsku zvijezdu, bio bi previše lagan da bi se srušio u crnu rupu.



Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...