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50倍的太阳质量变成黑洞后,却只有10倍了,还有多半去哪了?

经过对一颗病笃恒星的模仿研讨,一组理论物理学家发现了经过勘探引力波发现的黑洞演化来源和最大质量。激光干与仪引力波天文台(LIGO)和室女座干与引力波天线(VIRGO)对引力波的激起勘探标明,在近双星体系中存在兼并黑洞。观测到的黑洞在兼并前的质量现已被测量过,成果发现其质量比之前预期的要大得多,大约是太阳质量的10倍。

在GW170729这样的事情中,一个黑洞在兼并前的观测质量实际上相当于大约50倍太阳质量。但现在还不清楚哪些恒星能够构成这么大质量的黑洞,也不清楚引力波勘探器观测到的黑洞最大多少。为了答复这个问题,卡夫利世界物理与数学研讨所的一个研讨小组,由项目研讨员梁成智(现在在加州理工学院)、高档科学家野本健一和来访的高档科学家谢尔盖·布林尼科夫(坐落摩梭的理论与试验物理研讨所教授)组成。

研讨了超大质量恒星演化的终究阶段,尤其是近双星体系中80至130倍太阳质量恒星。在近双星体系中,开始80到130倍太阳质量的恒星,失去了它们富含氢的外层包层,变成了40到65个太阳质量的氦星。当初始的一切太阳质量恒星构成富氧中心时,恒星会阅历动态脉动,由于恒星内部的温度变得足够高,足以将光子转化为电子-正电子对。这种“成对发明”会使中心不稳定,加快缩短崩塌,在过度紧缩的恒星中,氧气会爆破焚烧。

黑洞的来源和最大质量

这会引发恒星的崩塌,然后敏捷胀大。恒星外层的一部分被抛出,而内部冷却并再次崩塌。脉动(陷落和胀大)不断重复,直到氧气耗尽。这个进程被称为脉动对不稳定性(PPI)。该恒星构成铁核,终究坍缩成一个黑洞,这将引发超新星爆破,也便是众所周知的PPI-超新星(PPISN)。经过核算几回这样的脉动和相关的质量抛射,直到恒星崩塌构成黑洞。研讨发现,由脉动对不稳定导致超新星构成黑洞的最大质量为52倍太阳质量。

开始质量大于130倍太阳质量的恒星会阅历成对不稳定的超新星进程,这是由于爆破性的氧气焚烧,彻底破坏了恒星,没有黑洞残留物。300倍太阳质量以上的恒星崩塌,并或许构成约150倍太阳质量更大的黑洞。上述成果猜测,黑洞质量在52至150个太阳质量之间存在“质量空隙”。成果标明,GW170729中质量为50倍太阳质量的黑洞,极有或许是脉动对不稳定超新星的残留物。

一起还猜测,脉动质量丢失将构成质量较大的星周介质,因而与黑洞构成相关的超新星爆破,将导致抛射物质与星周物质产生奇形怪状,成为超超新星,未来的引力波信号将为查验理论猜测供给根底。

博科园|研讨/来自:卡夫里世界物理与数学研讨所

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