与母星相比,黑洞的质量


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恒星黑洞形成后直接留在恒星黑洞中的母星质量百分比范围是多少?

在特定情况下,哪些因素决定了这个数字?


我认为您不太可能获得良好的答案,因为很少有黑洞直接由单个恒星坍塌形成。通常,它们是通过更复杂的路径形成的,您可能无法识别导致最终黑洞的单个母星。
zephyr


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@zephyr您从何处获得该视图?当然,二元黑洞可能会合并,但没人知道更常见的太阳黑洞总数约为10,这一切都是由单个恒星的核心坍塌形成的。
罗布·杰弗里斯

Answers:


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对此没有普遍共识。不同的进化模型给出不同的结果。影响最终黑洞质量的因素(除了恒星的初始质量外)将是祖细胞的旋转速度,其成分(或金属性),是否在双星系统中以及该双星系统是否能够传递质量。

人们认为旋转很重要,因为旋转会影响内部混合,因此会影响燃料供应到堆芯和老鼠的速度,老鼠会受到处理的材料到达地面,影响大气成分。它还可以增加质量损失。

该组成很重要,因为质量损失是由辐射驱动的,并且对于高金属度的组成,辐射不透明度更高。

Heger等人的一组计算(2003年)是关于这一主题的经典著作之一。下图是原始大爆炸原始恒星(初始金属度为零)的恒星初始质量与剩余质量的关系图,而太阳金属性恒星的初始质量与剩余质量的关系图也是如此。

红线与虚线“无质量损失”线的比率表示您所追求的分数。在零金属度(原始)恒星中,对于质量为25-100太阳质量的初始质量,它从10-40%增加,对于超大规模III类恒星,它甚至可能更高。(我强调这些是理论结果)。

对于太阳金属星,结果略有不同。对于25-40太阳质量,红线与虚线的比例在10-25%之间变化,但是由于质量损失率高得多,因此尚不清楚黑洞是否甚至可以在更高质量下形成(请参见虚线和蓝色曲线之间的差异)。

零金属关系

太阳金属度关系


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您的问题涉及恒星质量黑洞的形成,这是II型或Ib型超新星爆炸的结果。当一颗巨大恒星的核心由于自身引力而坍塌,并通过核反应推动能量快速释放时,就会发生这种情况。这将以光子和中微子的形式赋予恒星其余部分大量能量,结果使恒星爆炸。该核心区域或者成为中子星,或者在该核心区域的质量足够高时直接塌陷为黑洞。尽管在银河系中可以通过此通道爆炸的恒星很少见,也就是说,与像太阳这样的恒星相比,通过此过程形成的中子星和恒星质量黑洞可能多达数十亿个。

爆炸成超新星的恒星确实是巨大的,其质量至少是太阳质量的约8倍。那些在中心产生黑洞的黑洞甚至更高,通常超过约20太阳质量(这个数字是有争议的……在这些极端环境下,某些核物理是不确定的)。

图2的本文可能会阐明您的问题。本文运行了一组恒星演化模型,以追踪爆炸过程中排出的质量以及爆炸后剩余的质量。水平轴给出恒星的原始质量(以太阳质量为单位,例如,值10表示太阳质量的10倍),实心圆表示剩余的剩余质量,即中子星或黑洞。垂直轴给出了残余物的质量。遗憾的是,他们决定将对数空间用作垂直轴,即使范围仅在单个数量级上也是如此。因此,要获得实际的质量量,必须撤消以10为底的对数。例如,如果黑点在垂直轴上的值为0.3,则残余物的质量将为太阳质量的10 ^(0.3)= 2.0倍。0.6的值将是太阳质量的10 ^(0.6)= 3.98倍,等等。他们考虑了质量更高时爆炸的几种不同机理(请记住,恒星越大,事情变得越不确定),这就是为什么一些水平值具有多个黑点。如果您感到好奇,较弱的爆炸可能会使某些材料掉落到残留物上,从而导致黑点在图上更高。

无论如何,您可以看到,例如20个太阳质量的恒星会产生10 ^(0.3)= 2个太阳质量的残余。一个30太阳质量的恒星可能会产生残留量,该残留量是太阳质量的2到4倍。在所有情况下,恒星的大部分原始质量都会丢失。

你也可以浏览一下的地块本文为好。这篇论文看起来做得稍微谨慎一些。但是,无论哪种纸张都可以为您提供基本信息。

(在旁边:图2是“太阳金属性”星,这意味着“您可能在银河系中发现的星。”图1是在宇宙中早期形成的恒星,在此之前,氦以外的大量元素没有成立。)

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