一颗巨大的恒星变成超新星之后,中子恒星是剩下的。
这款紧凑的恒星完全由中子组成,半径仅为十二公里(约7英里),但质量是我们太阳的两倍,这是如此小的恒星,这是一个令人难以置信的密度。
一个区别的中子星和正常恒星的特性是,如果它们经历质量的变化,它们可能会变成黑洞。科学家将这种临界质量限制称为最大质量。
天体物理学家长期以来一直在努力弄清楚中子恒星何时何地进行最终转换。
现在,德国歌德大学的一项新研究找到了一种可能的方法来确定中子恒星崩溃所需的绝对最大质量并生出一个新的黑洞。
中子星如何变成黑洞
中子恒星是已知宇宙中所有物体中最密集的。因此,它们的质量不能没有束缚,因此质量的任何增加都会导致密度增加。
对于中子星而言,这并不罕见,因为此过程只会导致中子恒星达到新的平衡状态。
非旋转的中子星将开始旋转,允许稳定状态更长的时间比其他稳定的状态更长。额外的离心力 - 旋转框架中明显的外部力 - 有助于平衡恒星内部工作中的极端重力。
但这不能永远持续下去。
该研究的研究人员之一卢西亚诺·雷佐拉(Luciano Rezzolla)教授说,非旋转中子星的质量并不难计算,但不是最大的质量。
如果中子恒星旋转,它仍然可以比非旋转的中子恒星维持更多的质量。雷佐拉(Rezzolla)仍然说,在与离心力撕裂之前,中子恒星可以旋转多少限制。
因此,快速旋转模型的真正最大质量称为“最大旋转构型的最大质量”或m_max。
一旦将单个原子添加到达到M_MAX的中子恒星中,该恒星就会崩溃到黑洞中,如果不断旋转。
找到真正的限制
这是一个棘手的部分:确定此限制的值很难,因为最大值很大程度上取决于组成中子星的物质状态的热力学方程。
尽管长期以来,科学家一直能够确定一定程度的非旋转中子星的最大质量,但计算最大旋转中子星的质量的成功率较低。
现在,Rezzolla和同事Cosima Breu认为,现在有可能在中子星倒塌到黑洞之前推断最大质量可能是什么。可以通过简单地考虑对相应的非旋转配置的最大质量是什么来完成的。
“令人惊讶的是,我们现在知道,即使最快的旋转最多也可以增加最多20%的质量,”说[翻译] Rezzolla。
两位科学家都说,他们发现的必要条件是以适当的方式查看数据。他们需要从不同的角度看,才能最终查看结果:通过普遍的方式,与热力学方程的存在无关。
这项研究的发现,即特色在皇家天文学会的月度通知,为中子恒星的更大类别的普遍关系做出了贡献。
Rezzolla和Breu的研究还改进了在紧凑性方面表达旋转中子恒星惯性矩的方法。它将允许专家以10%的精度测量恒星半径。