Massa lubang hitam dibandingkan dengan bintang induknya

Berapa kisaran persentase massa bintang induk yang tersisa di lubang hitam bintang langsung setelah pembentukannya?

Faktor-faktor apa yang menentukan angka ini untuk kasus tertentu?

Tidak ada konsensus umum tentang ini. Model evolusi yang berbeda memberikan hasil yang berbeda pula. Faktor-faktor (selain massa awal bintang) yang mempengaruhi massa lubang hitam akhir adalah laju rotasi nenek moyang, komposisinya (atau logamnya) dan apakah itu dalam sistem biner atau tidak dan apakah sistem biner itu mampu mentransfer massa.

Rotasi dianggap penting karena mempengaruhi pencampuran internal dan oleh karena itu tingkat di mana bahan bakar disuplai ke inti dan tikus di mana bahan olahan sampai ke permukaan, mempengaruhi komposisi atmosfer. Ini juga dapat meningkatkan kehilangan massa.

Komposisi ini penting karena kehilangan massa digerakkan oleh radiasi dan kekeruhan radiasi lebih tinggi untuk komposisi logam yang tinggi.

Seperangkat perhitungan oleh Heger et al. (2003) adalah salah satu karya kanonik tentang hal ini. Di bawah ini adalah sebidang massa awal versus massa sisa untuk bintang-bintang dengan kelimpahan primordial big bang (nol keasaman awal) dan kemudian sama lagi untuk bintang-bintang keasaman matahari.

Rasio garis merah dengan garis "tidak ada kehilangan massa" memberikan fraksi yang Anda cari. Dalam nol bintang metallicity (primordial) meningkat dari 10-40% untuk massa awal 25-100 massa matahari dan mungkin bahkan lebih tinggi untuk populasi supermasif III bintang. (Saya menekankan bahwa ini adalah hasil teoretis ).

Untuk bintang-bintang metallicity matahari hasilnya sedikit berbeda. Rasio garis merah ke garis putus-putus bervariasi dari 10-25% untuk 25-40 massa matahari, tetapi kemudian tidak jelas apakah lubang hitam bahkan dapat terbentuk pada massa yang lebih tinggi karena tingkat kehilangan massa yang jauh lebih tinggi (lihat perbedaan antara garis putus-putus dan kurva biru).

Pertanyaan Anda tentang pembentukan lubang hitam bermassa bintang, yang terbentuk sebagai akibat dari ledakan supernova Tipe II atau Tipe Ib. Ini terjadi ketika inti bintang masif runtuh dari gravitasinya sendiri, mendorong pelepasan energi yang cepat melalui reaksi nuklir. Ini memberikan sejumlah besar energi dalam bentuk foton dan neutrino ke seluruh bintang, yang, sebagai akibatnya, menghancurkan bintang. Daerah inti ini menjadi bintang neutron atau, ketika massa wilayah inti ini cukup tinggi, runtuh langsung ke dalam lubang hitam. Sementara bintang-bintang yang dapat meledak melalui saluran ini jarang ada di Bima Sakti, yaitu, dibandingkan dengan bintang-bintang seperti Matahari kita, ada ~ ~ miliaran bintang neutron dan lubang hitam bermassa bintang yang terbentuk melalui proses ini.

Bintang-bintang yang meledak sebagai supernova memang besar, berbobot dengan massa setidaknya ~ 8 kali massa Matahari. Mereka yang menghasilkan lubang hitam di tengah bahkan lebih tinggi, biasanya di atas ~ 20 massa matahari atau lebih (jumlah ini diperdebatkan ... beberapa fisika nuklir di lingkungan ekstrem ini tidak pasti).

Gambar 2 tulisan inimungkin menjelaskan (...) pada pertanyaan Anda. Makalah ini memuat serangkaian model evolusi bintang untuk melacak berapa banyak massa yang dikeluarkan selama ledakan dan berapa banyak massa yang tersisa setelah ledakan. Sumbu horizontal memberikan massa asli bintang (dalam satuan massa Matahari, misalnya nilai 10 berarti 10 kali massa Matahari), dan lingkaran padat mengidentifikasi massa akhir sisa sisa - yang merupakan baik bintang neutron atau lubang hitam. Sumbu vertikal memberikan massa sisa. Sayangnya mereka memutuskan untuk menggunakan ruang logaritmik untuk sumbu vertikal, meskipun jangkauannya hanya lebih dari satu urutan besarnya. Jadi untuk mendapatkan jumlah massa aktual, Anda harus membatalkan basis-10 logaritma. Misalnya, jika titik hitam memiliki nilai 0,3 pada sumbu vertikal, massa sisa akan menjadi 10 ^ (0,3) = 2,0 kali massa Matahari. Nilai 0,6 akan menjadi 10 ^ (0,6) = 3,98 kali massa Matahari, dll. Mereka menganggap beberapa mekanisme berbeda untuk ledakan pada massa yang lebih tinggi (ingat, segala sesuatunya semakin tidak pasti semakin besar bintang yang didapat), itulah sebabnya beberapa nilai horizontal memiliki beberapa titik hitam. Jika Anda penasaran, ledakan yang lebih lemah dapat membuat beberapa materi jatuh kembali ke sisa, yang menghasilkan titik hitam yang lebih tinggi di plot.

Apapun, Anda dapat melihat bahwa, misalnya, 20 bintang massa matahari menciptakan 10 ^ (0,3) = 2 sisa massa matahari. Sebuah bintang massa matahari 30 mungkin menciptakan sisa yang antara 2 dan 4 kali massa Matahari. Dalam semua kasus, sebagian besar massa asli bintang hilang.

Anda mungkin juga melirik plot makalah ini juga. Makalah ini sepertinya melakukan pekerjaan yang sedikit lebih hati-hati. Entah kertas masih memberi Anda gambar dasar, namun.

(Selain: Gambar 2 adalah untuk bintang-bintang 'metalik matahari', yang berarti 'bintang-bintang yang mungkin Anda temukan di Bima Sakti'. Gambar 1 adalah bintang-bintang yang akan terbentuk di alam semesta awal, sebelum sejumlah besar unsur di luar helium memiliki telah terbentuk.)