Массовый разрыв между нейтронными звездами и черными дырами

Из обнаружения гравитационных волн в GW190814 был сделан вывод о слиянии компактного объекта массой 2,6 солнечной массы с более тяжелым объектом. Более легкий объект находится в «массовом зазоре» между самыми тяжелыми нейтронными звездами и самыми легкими черными дырами звездной массы, что заставляет астрофизиков задаться вопросом, что это был за объект.

Теоретическая нижняя граница разрыва, вероятно, ненамного превышает 2,16 массы Солнца ( Использование наблюдений за гравитационными волнами и квазиуниверсальных соотношений для ограничения максимальной массы нейтронных звезд , Между нейтронными звездами и черными дырами ). Это исключило бы нейтронную звезду как объект массой 2,6 солнечной.

Что касается верхней границы массового разрыва, никаких кандидатов в черные дыры (косвенно) не наблюдалось ниже 5 солнечных масс. Однако теоретически могут существовать гораздо более легкие черные дыры, например первичные черные дыры.

Мой вопрос: почему эта верхняя граница массового разрыва в 5 солнечных масс? исключает ли эволюция массивных звезд образование черной дыры массой 2,6 солнечной?

Ответы (1)

На данный момент неизвестно. В основном есть две альтернативы.

Во-первых, что-то в механике коллапса ядра сверхновых препятствует образованию маломассивной черной дыры. Например, может случиться так, что ниже определенной массы прародителя взрывы сверхновых всегда успешны, сдувая оболочку и оставляя остаток нейтронной звезды. При более высоких массах взрыв может быть неудачным, и значительная часть оболочки аккрецируется (напомним, что эти прародители будут иметь массу не менее 10 масс Солнца), что приведет к образованию черной дыры гораздо большей массы. Пример этого класса объяснений можно найти у Кочанека (2014) , который предлагает класс «неудавшихся сверхновых» с массами прародителей 16 < М / М < 25 , которым удается выбросить свои оболочки в слабых переходных процессах, но оставить после себя гелиевые ядра, образующие наименьшую массу. 5 8 М черные дыры. Затем прародители с меньшей массой ответственны за нейтронные звезды.

Вторая возможность состоит в том, что просто трудно найти черные дыры с массами в 2,5-5 масс Солнца (поэтому важно, чтобы одна из них оказалась найденной). Например, до детекторов GW массы черных дыр (звездной массы) можно было найти только в двойных системах и только в том случае, если темный спутник был идентифицирован по его аккреционной активности. Если черные дыры с малой массой имеют постоянную низкую скорость аккреции, в отличие от более «всплескового» поведения рентгеновских двойных систем с большей массой (или с более высоким отношением масс), может быть сильное смещение наблюдательного отбора против обнаружения их в первое место, а непрерывная аккреционная светимость маскирует спектр компаньона, делая невозможным динамическое измерение массы.

«[...] до появления детекторов GW массы черных дыр можно было найти только в двойных системах [...]». Можно ли иногда определить массу одиночной черной дыры звездной массы по гравитационному красному смещению в Рентгеновский спектр аккреционного диска? См. Танака и др.: уширенная линия излучения ионизированного железа в аккреционном диске сверхмассивной черной дыры (Nature, 22 июня 1995 г., www.nature.com/articles/375659a0)
@gamma1954 Одиночные (звездной массы) черные дыры не окружены аккреционными дисками!