Astronomi so pravkar odkrili najmanj masivno črno luknjo ali čudno in masivno nevtronsko zvezdo

Črne luknje so končna meja gravitacijskega kolapsa. Prinesite dovolj mase v dovolj majhen volumen, lastna teža pa bo maso stlačila v pozabo. Vse, kar ostane, je izkrivljen prostor, v katerega lahko ujame vse, kar je preblizu, tudi svetlobo.

Načeloma ni potrebna minimalna količina mase. Če lahko dovolj močno stisnete kos snovi, bo sčasoma dosegel točko kolapsa. A stvari v praksi niso tako enostavne. Ko stisneš snov, materija potisne nazaj. Ravnotežje med potiskom snovi in ​​gravitacijo postavi planete in majhne zvezde v stanje hidrostatičnega ravnotežja. Zvezda, kot je naše Sonce, je premajhna, da bi postala črna luknja, in bo svoje dni končala kot bela pritlikavka.

Umetnikova upodobitev trčenja dveh nevtronskih zvezd. Zasluge: Robin Dienel/The Carnegie Institution for Science

Vendar ima hidrostatično ravnotežje svojo mejo. Obstaja točka, ko se materija ne more več zoperstaviti drobilni sili gravitacije, in zdi se, da je ta meja nekaj več kot 2 sončni masi. Notranja fuzija snovi v jedru zvezde lahko za nekaj časa prepreči, da bi se večje zvezde zrušile, ko pa se fuzija ustavi, postane hidrostatična bitka med snovjo in gravitacijo. Vsaka zvezda, manjša od 1,4 sončne mase, se sesede v belo pritlikavko, vse večje pa v nevtronsko zvezdo, do Tolman-Oppenheimer-Volkoffove (TOV) meje za nevtronske zvezde. Večja od tega in zvezda se zruši v črno luknjo.

Najbolj natančni izračuni meje TOV kažejo, da je največja masa nevtronske zvezde približno 2,16 sončne mase. The najbolj masivna potrjena nevtronska zvezda ima ocenjeno maso 2,14 sončne mase. Leta 2017 je LIGO opazil združitev dveh nevtronskih zvezd, iz katerih so astronomi ugotovili, da je meja približno 2,2 sončne mase. Po drugi strani pa bi lahko imela najmanjša opazovana črna luknja maso približno 3,7 sončne mase, čeprav so po nekaterih ocenah njena masa bližja 5. Vmes med tema dvema je tisto, kar astronomi imenujejo masna vrzel. Nekje znotraj te vrzeli je temni rob med nevtronskimi zvezdami in črnimi luknjami.

Kaj se je leta 2019 združilo s črno luknjo? Zasluge: LIGO/Caltech/MIT/R. Hurt (IPAC)

Zdaj je LIGO odkril predmet tik ob robu. Avgusta 2019 so opazovali gravitacijske valove zaradi združitve črne luknje 23 sončne mase s predmetom, ki je 2,6-krat večji od Sončeve mase. S to maso je bodisi najmanjša odkrita črna luknja bodisi največja nevtronska zvezda. Če gre za nevtronsko zvezdo, potem mora biti naš tradicionalni model nevtronskih zvezd nekoliko napačen. Morda je bolj eksotičen predmet, znan kot a kvarkova zvezda.

Na žalost, čeprav je masa predmeta dobro opredeljena, ni mogoče povedati njegove narave. Teoretično bi združitev črne luknje z nevtronsko zvezdo ali kvarkovo zvezdo poleg gravitacijskih valov povzročila tudi rentgenski izbruh. Toda ta združitev je bila tako oddaljena, da bi bilo težko zaznati svetlobni signal in ni bilo videti ustreznega svetlobnega signala.

Kljub temu zdaj vemo, da so nekateri predmeti zelo blizu meje črne luknje. Z več opazovanji bomo kmalu vedeli, kakšna je ta meja.

Referenca:Cho, Adrian. ' Pojavi se meja teže za nevtronske zvezde .'znanost(2018): 724-725.

Referenca:Abbott, R., et al. “ GW190814: Gravitacijski valovi iz združitve črne luknje 23 sončne mase s kompaktnim objektom s sončno maso 2,6 .'The Astrophysical Journal Letters896,2 (2020): L44.