围绕旋转黑洞的恒星形成?


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请原谅一个业余问题。在尝试考虑牙科手术过程中发生的事情以外的任何事情时,我的脑海转向了靠近旋转的黑洞的恒星模型以及对吸入物质的影响。

虽然很明显,这样的物质会被激发到高温,旋转和激发的结合是否足以引起持续的聚变反应?

如果是这样,这会产生足够的能量以在事件视界中维持聚变“环”-本质上是甜甜圈星吗?

是否会有足够的反应开始生产更轻的元件?

试图使自己分心的好奇心


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无论如何,这是个好问题,但天文学的++ 1会使牙医分心!
Chappo尚未忘记Monica

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我想说是的,由于极高的轨道速度和物质的破碎,至少在恒星质量黑洞附近,物质的撞击落入了一个相对很小的占星术物体中,因此在吸积盘中发生了融合。释放的任何聚变能量都比任何下落的物质的势能低得多,因此,即使聚变很容易发生,它也只会贡献一小部分从磁盘逸出的伽马射线。“甜甜圈之星”,我认为我们应该坚持使用吸积盘,因为它比一颗星星更暴力。我不确定,我只想发表评论。
userLTK

Answers:


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物质在(进入)黑洞(和中子星)上的积聚提供了非常热和(相对)密集的环境。在这种情况下,有可能发生核聚变,问题是这在能量上还是作为产生新化学元素(核合成)的手段是否有意义。

这些问题中第一个的答案相对简单。当材料落入黑洞时,其角动量会迫使其形成吸积盘。粘性过程会加热磁盘并提供扭矩,使材料损失能量和角动量,并最终使其掉入黑洞。随着材料向黑洞坠落而获得的大部分重力势能(GPE)最终会加热材料。

=6G中号/C2中号G中号C2/6G中号=C2/6

将此与核聚变进行比较。氢与氦的融合仅释放剩余质量的0.7%,作为可以加热积垢盘的能量。

因此,从能量的角度来看,聚变反应可以忽略不计,除非它们可以在圆盘中更远的地方发生

关于核合成产率的问题更为复杂。黑洞质量越大,吸积率越高,则通常磁盘温度和密度越高,融合率越高。但这还取决于可能的冷却过程的细节以及将多少材料送入黑洞。Hu&Peng(2008)提出了在10个太阳质量黑洞上增生的一些模型,并暗示通过这种机制可能产生某些稀有同位素。据称,恒星大小的黑洞可能需要非常大的超爱丁顿积聚速率才能达到维持核聚变的必要温度(即,积聚的积聚速率要比辐射压相反的球形积聚流所产生的积聚速率大得多)。弗兰克尔(2016)。仅在黑洞破坏了二进制伴星而不是通过稳定的吸积流的情况下,这种速率才可能出现。


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我注意到“该材料的其余全部质量能量中有六分之一可以作为热量释放”
约翰·杜菲尔德

@JohnDuffield也许我应该说“高达1/6”,因为有些显然可以平移到黑洞中。
罗布·杰弗里斯

也许您应该说最多1/1!
约翰·杜菲尔德

@JonDuffield对于带有吸积盘的非旋转黑洞,剩余质量能量可以最有效地转换为热量/辐射,实际上约为6%。对于最大程度旋转的黑洞,最高可以上升到42%。
罗布·杰弗里斯

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吸积盘中的热量是由于摩擦而产生的,并且仅当存在相对运动时才发生摩擦。因此,在该吸积盘中,许多粒子以相对较高的速度彼此相对移动,因此不应发生融合,因为该粒子应该聚在一起。即使在恒星中(如我们的太阳),恒星的质量也不足以产生聚变,并且它需要量子隧穿的帮助,因此我们不能说该吸积盘中存在可用的压力来克服核力的排斥。


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讨论密度和温度而不是压力可能更有用。温度决定了多少粒子具有足够的能量进行聚变,密度决定了总速率。有可能在远低于恒星堆芯的压力下进行熔融,例如在人造熔融反应堆中。
汉尼斯'18
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