白色矮星が中性子星またはブラックホールに変わる可能性はありますか?


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白色矮星は主に電子縮退圧力によってバランスが取れていること、そしてそれが任意のソース(コンパニオンスターや衝突など)から1.4を超える太陽質量を得ると、タイプIの超新星として爆発することを知っています。しかし、白い矮星が中性子星(またはおそらくブラックホール)に変わる可能性はありますか?

回答:


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答えは:中性子星へ-おそらく; ブラックホールに、いいえ。

中性子星が形成されるプロセスは、降着によって誘発された崩壊として知られ、特に白色矮星の「自然質量範囲」の上端で生まれ、その後より多くの質量を降着させる白色矮星の場合、真剣に議論されていますバイナリシステムの一部として。優れた読み物は、Taurusらの紹介セクションです(2013)、動機、プロセス、および(限られた)観察証拠を通過します。Schwab et al。も参照してください(2015) ; ルイター等。(2018)

爆発vs崩壊

白色矮星は、爆発したり折りたたんだりすることで、物質の付着に対応できます。それは、核融合反応で放出されるエネルギーと、吸熱電子捕獲(中性化とも呼ばれる)反応によって閉じ込められるエネルギーとの間の競争に依存します。

熱核反応が開始された場合、起こり得る結果は暴走核反応です。星内部の圧力は、星全体が核融合するのを防ぐのに十分なほど速く上昇しません。放出されるエネルギーは重力結合エネルギーを超え、起こりそうな結果はIa型超新星です。

一方、白色矮星は電子縮退によって支えられています。中性子化がコアで発生し始めると、(核内の)陽子が電子を捕獲して中性子を形成します。これにより、星が不安定になり、星が崩壊します。崩壊は、コア崩壊超新星と同じように(迅速に)進行します。核は解離し、中性子化はほぼ完了し、崩壊は中性子星の形成によって停止されます。

そのような崩壊によってブラックホールが形成される可能性はほとんどありません。崩壊する物体は、およそ1.4太陽質量であり、観測された中性子星の最大質量(少なくとも2太陽質量)よりも快適に小さくなります。したがって、崩壊は中性子星の段階で停止します。

中程度の質量の白色矮星

4×101331.38M

これは、多くの物質を付着させたC / O WDでは、点火はコアのCで発生するか、または材料の深い付着シェルのベースでHeでトリガーされます(さらに低い密度で)。 。結果はおそらく暴走する熱核融合と星の完全な破壊でしょう。

より大きな白い小人

810M>1.2M1.9×10136×10123×10123それぞれ(C、特にNeとMgよりもすべて低い)。これは、O / Ne / Mg WDがこの中心密度に到達するためにほんの少しの質量を付加する必要があるかもしれないことを意味します。さらに、そのような密度がC / O WDでC燃焼をトリガーするのに不十分である場合、クーロンの反発力が強いため、O / Ne / Mgでの燃焼をトリガーするのに十分な高さではありません。さらに、小さな質量が付着している場合は、中心から離れた場所での燃焼に着火する付着した物質の深いエンベロープはありません。

これらすべての理由により、O / Ne / Mg WDは、爆発するよりも崩壊する可能性が高くなりますLiu et al。2018 ;しかし、Wang 2018も参照)(崩壊は、ある種のコア崩壊超新星を引き起こします)。

降着による崩壊は起こりますか?

現在、間接的な証拠しかありません。最近形成された中性子星-高速回転パルサーとして識別される-を見ると、それらは一般的に非常に高速であることがわかります。これらの速度は、タイプIIコア崩壊超新星によってもたらされる非対称の「キック」に起因すると考えられています。これは、中性子星をバイナリシステムで保持することは非常に難しいかもしれないことを示唆していますが、多くの中性子星はバイナリシステムであること観察され、これらの多く、特にミリ秒パルサーは、かなりの質量移動を受けたと考えられています過去。

さらなる証拠は、球状星団の内部にある中性子星のかなりの数の保持から得られます。繰り返しますが、キックはこれらのほとんどを追放することが期待されている可能性があります。さらに、「若い」と思われる例がいくつかあります。スピン減衰率に対するスピン周期の比率は、それらが最近形成されたことを示しています。球状星団には高質量の星がないため、大質量星のコア崩壊を介してこれらのオブジェクトの前駆体が存在しない可能性があるため、高質量の白色矮星の降着によって引き起こされる崩壊が考えられます。


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彼らは通常、融合可能な物質(特に炭素と酸素)でいっぱいなので、ほとんどの白色矮星には当てはまりません。そのような物質が重力崩壊を受け始めると、それは加熱して融合し、タイプIa超新星を作り出し、爆発の強さのために何も残しません。しかし、一部の白い小人にはhttps://arxiv.org/abs/astro-ph/9911371のように鉄のコアがあり、鉄のコアが超新星を生き残ることが期待されるかもしれません。それが中性子星に崩壊するのに十分な材料を得ることができるかどうか、私は言うことができませんでした、それは簡単に聞こえませんが決して絶対に言うことはありません。


90年代には、主にプロキオンBのヒッパルコスの結果に基づいて、考えられる鉄の白色矮星の証拠が消えていました。iopscience.iop.org/article/10.1086/338769/fulltext/...
ロブジェフリーズ

ああ、それは非常に興味深いことです。ありがとうございます。これで、答えは以前よりもさらに「いいえ」のように見えるでしょう。
ケンG

どういうわけか私はあなたのコメントを言うだけで、あなたの完全な答えは言いません。後者は、鉄がなくても、中性子化が一部の白色矮星で点火をどのように進めるかを明確に説明しています。あなたの言ってる事がわかります!だから、はい、あなたは白い矮星から中性子星への道を見つけたようです。
ケンG

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あなたの白い小人が大きな鉄芯を持っている場合。。。多分。しかし、おそらくそうではありません。急速なタイプ1aがチャンドラセカール限界で崩壊し、放射圧が鉄心に押し込まれます。。。多分、でもそれでも私はノーと言いたいです、それは不可能です、それだけです、そのシナリオはチャンスがあるかもしれません。

ブラックホールは難しいです。2.5(約)の太陽質量の中性子星は、ブラックホールになる可能性があります。たとえ鉄でできていても、1.4の太陽質量の白色矮星は、どういうわけか中性子星に崩壊できたとしても、ブラックホールに崩壊するにはあまりにも軽いでしょう。

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