Apakah ada kemungkinan bahwa katai putih dapat berubah menjadi bintang neutron atau lubang hitam?

Saya tahu bahwa katai putih terutama diimbangi oleh tekanan degenerasi elektron dan bahwa jika mendapatkan lebih dari 1,4 massa matahari dari sumber apa pun (seperti bintang pendamping atau tabrakan), ia meledak sebagai supernova tipe I. Tetapi apakah ada kemungkinan bahwa katai putih dapat berubah menjadi bintang neutron (atau mungkin lubang hitam)?

Jawabannya adalah: ke bintang neutron - mungkin; ke lubang hitam, tidak.

Proses pembentukan bintang neutron dikenal sebagai akresi yang disebabkan keruntuhan dan sedang diperdebatkan secara serius, terutama dalam kasus kerdil putih yang lahir di ujung atas "kisaran massa alami" untuk kurcaci putih dan kemudian bertambah massa. sebagai bagian dari sistem biner. Bacaan yang sangat baik adalah bagian pengantar Taurus et al. (2013) , yang melalui bukti motivasi, proses dan (terbatas). Lihat juga Schwab et al. (2015) ; Ruiter et al. (2018) .

Ledakan vs Runtuhnya

Katai putih dapat merespons pertambahan material dengan meledak atau runtuh. Itu tergantung pada persaingan antara energi yang dilepaskan dalam reaksi fusi dan energi yang dikunci oleh reaksi penangkapan elektron endotermik (juga dikenal sebagai netralisasi).

Jika reaksi termonuklir dimulai, maka kemungkinan hasilnya adalah reaksi nuklir yang melarikan diri - tekanan di dalam bintang tidak meningkat cukup cepat untuk mencegah seluruh bintang mengalami fusi. Energi yang dilepaskan melebihi energi pengikat gravitasi dan kemungkinan hasilnya adalah supernova tipe Ia.

Di sisi lain, katai putih didukung oleh degenerasi elektron. Jika netralisasi mulai terjadi pada inti, maka proton (dalam nuklei) menangkap elektron untuk membentuk neutron. Ini mengacaukan bintang yang menyebabkannya runtuh. Runtuhnya akan melanjutkan (dengan cepat) dengan cara yang mirip dengan supernova runtuh inti. Nuklei akan terdisosiasi, neutronisasi akan berjalan hampir selesai dan keruntuhan akan terhenti oleh pembentukan bintang neutron.

Ada sedikit kemungkinan bahwa lubang hitam dapat dibentuk oleh kehancuran seperti itu. Objek yang runtuh akan berada di urutan 1,4 massa matahari dan nyaman lebih kecil dari massa maksimum bintang neutron yang diamati (setidaknya 2 massa matahari). Karenanya keruntuhan akan terhenti pada fase bintang neutron.

Katai putih dengan massa sedang

Sebagian besar katai putih bermassa sedang memiliki komposisi C / O. Mereka perlu mengumpulkan banyak massa untuk mencapai kepadatan (sekitar kg / m , dicapai pada dalam WD yang tidak berputar) di mana netralisasi menjadi penuh energi layak. Sebelum ini terjadi, ada kemungkinan bahwa reaksi fusi dinyalakan (karena kepadatan tinggi, bukan suhu). Kepadatan ambang batas untuk pengapian * rendah * untuk inti dengan rendah nomor atom (Dia <C <O) karena tolakan Coulomb lebih rendah, dan pengapian ambang batas kepadatan untuk Dia dan C juga menurunkan dari ambang neutronisation untuk C .$4\times 10^{13}$$^3$$1.38M_{\odot}$

Ini berarti bahwa dalam C / O WD yang telah bertambah banyak hal, penyalaan dapat terjadi di C pada intinya, atau dapat dipicu pada He (bahkan pada kepadatan yang lebih rendah) di dasar cangkang material yang bertambah dalam. . Hasilnya kemungkinan akan menjadi peleburan termonuklir dan penghancuran total bintang.

Katai putih lebih besar

O / Ne / Mg dibuat sebagai tahap akhir dari bintang yang lebih masif ( ) dan mungkin terlahir sebagai sisa dengan massa yang jauh lebih tinggi daripada C / O khas. WD yang lebih besar lebih kecil, dengan kepadatan lebih tinggi. Ambang batas sinkronisasi untuk O, Ne dan Mg hanya , dan kg / m$8-10M_{\odot}$$>1.2M_{\odot}$$1.9\times10^{13}$$6\times 10^{12}$$3\times 10^{12}$$^3$masing-masing (semua lebih rendah dari untuk C, terutama untuk Ne dan Mg). Ini berarti bahwa WD O / Ne / Mg mungkin harus mengumpulkan sedikit sekali massa untuk mencapai kerapatan pusat ini, mulai netralisasi, yang mengarah pada kehancuran. Selain itu jika kepadatan seperti itu tidak cukup untuk memicu pembakaran C di C / O WD, maka mereka tentu tidak akan cukup tinggi untuk memicu pembakaran di O / Ne / Mg karena tolakan coulomb yang lebih kuat. Lebih lanjut, jika sedikit massa yang bertambah, maka tidak akan ada amplop yang dalam dari bahan yang terkumpul untuk menyalakan pembakaran di luar pusat.

Untuk semua alasan ini, WD O / Ne / Mg mungkin lebih mungkin ( Liu et al. 2018 ; tetapi lihat juga Wang 2018 ) runtuh daripada meledak (runtuh akan menyebabkan jenis supernova inti-runtuh sekalipun).

Apakah keruntuhan yang diakibatkan pertambahan terjadi?

Saat ini hanya ada bukti tidak langsung. Ketika kita melihat bintang-bintang neutron yang baru terbentuk - diidentifikasi sebagai pulsar yang berputar cepat - kita melihat mereka umumnya memiliki kecepatan yang sangat tinggi. Kecepatan ini dianggap sebagai hasil dari "tendangan" asimetris yang disampaikan oleh supernova core-collapse tipe II. Hal ini pada gilirannya menunjukkan hal itu mungkin cukup sulit untuk mempertahankan bintang neutron dalam sistem biner, namun banyak bintang neutron yang diamati dalam sistem biner, dan banyak dari ini, terutama pulsar milidetik, diperkirakan memiliki perpindahan massa yang signifikan menjalani di masa lalu.

Bukti lebih lanjut datang dari retensi populasi bintang neutron yang signifikan di dalam gugus bola. Sekali lagi, tendangan mungkin diharapkan untuk mengeluarkan sebagian besar dari ini. Selain itu, ada sejumlah contoh yang tampak "muda", di mana rasio periode putarannya terhadap laju peluruhan putaran menunjukkan bahwa mereka baru saja dibentuk. Karena tidak ada bintang bermassa tinggi dalam gugus bola, maka tidak ada nenek moyang yang memungkinkan untuk benda-benda ini melalui runtuhnya inti bintang masif, maka akresi yang diinduksi keruntuhan kerdil putih bermassa tinggi adalah suatu kemungkinan.

Bukan untuk sebagian besar kurcaci putih, karena mereka biasanya penuh dengan bahan fusi (terutama karbon dan oksigen). Ketika materi seperti itu mulai mengalami keruntuhan gravitasi, ia memanas dan melebur, menciptakan supernova tipe Ia dan tidak meninggalkan apa pun karena intensitas ledakan. Tetapi beberapa kurcaci putih memiliki inti besi, misalnya, https://arxiv.org/abs/astro-ph/9911371 , dan mungkin inti besi itu akan selamat dari supernova. Entah itu bisa mendapatkan cukup bahan untuk runtuh menjadi bintang neutron yang tidak bisa saya katakan, itu tidak terdengar mudah tetapi tidak pernah dikatakan tidak pernah.

Jika katai putih Anda memiliki inti besi yang besar. . . mungkin. Tapi mungkin juga tidak. Tipe 1a yang cepat runtuh di batas Chandrasekhar, dengan tekanan radiasi menekan ke inti Besi. . . Mungkin saja, tetapi bahkan kemudian saya ingin mengatakan tidak, itu tidak mungkin, hanya itu, skenario itu mungkin memiliki peluang.

Lubang hitam adalah no yang sulit. Bintang neutron bermassa 2,5 (sekitar) matahari dapat berubah menjadi lubang hitam. Sebuah kerdil putih bermassa matahari 1,4 massa bahkan jika terbuat dari Besi, bahkan jika entah bagaimana berhasil runtuh menjadi bintang neutron, itu akan jauh terlalu ringan untuk runtuh ke dalam lubang hitam.