न्यूट्रॉन तारा ब्लैक होल में कैसे गिरता है?


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हम सुपरनोवा के शानदार विस्फोटों को जानते हैं, कि जब काफी भारी हो जाता है, तो ब्लैक होल बनाते हैं। इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन और भारी मात्रा में द्रव्य दोनों का विस्फोटक उत्सर्जन स्पष्ट रूप से अवलोकन योग्य है और इसका काफी गहन अध्ययन किया गया है। यदि स्टार पर्याप्त रूप से पर्याप्त था, तो अवशेष एक ब्लैक होल होगा। यदि यह पर्याप्त रूप से पर्याप्त नहीं था, तो यह एक न्यूट्रॉन स्टार होगा।

अब ब्लैक होल के निर्माण की एक और विधा है: न्यूट्रॉन स्टार पर्याप्त पदार्थ को पकड़ लेता है, या दो न्यूट्रॉन सितारे टकराते हैं, और उनका संयुक्त द्रव्यमान एक ब्लैक होल में - एक और पतन का कारण बनने के लिए पर्याप्त गुरुत्वाकर्षण बल बनाता है।

इससे क्या प्रभाव जुड़े हैं? क्या किसी तरह के विकिरण या कणों की विस्फोटक रिहाई होती है? क्या यह अवलोकनीय है? न्यूट्रॉन में क्या शारीरिक प्रक्रियाएं होती हैं क्योंकि वे दबाव की महत्वपूर्ण वृद्धि के अधीन हैं? नए ब्लैक होल का द्रव्यमान क्या है, इसकी उत्पत्ति के न्यूट्रॉन तारे की तुलना में क्या है?


बड़े पैमाने पर अंतर के ठीक बीच में बीएच जनता के कुछ माप किए गए हैं। देखें, उदाहरण के लिए Zdziarski et al। 2013 ( adsabs.harvard.edu/abs/2013MNRAS.429L.104Z ) और Neustroev et al। 2014 ( adsabs.harvard.edu/abs/2014MNRAS.445.2424N )।

दिलचस्प। लेकिन जनता पर अनिश्चितता अभी भी उन्हें दोनों मामलों में 4 सौर द्रव्यमान या अधिक होने की अनुमति देती है। यह स्पष्ट रूप से एक विषय है जिसमें बहुत अधिक काम किया जाना है और ये दो पेपर दोनों मेरे जवाब में मेरे द्वारा प्रस्तुत की गई लाइनों के साथ एक दिलचस्प चर्चा प्रदान करते हैं।
रोब जेफ्रीज

जवाबों:


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पहले स्थान पर न्यूट्रॉन स्टार बनने के लिए न्यूट्रॉन स्टार में कम से कम 1.4x सौर द्रव्यमान (यानी हमारे सूर्य का 1.4 गुना द्रव्यमान) होना चाहिए। देखें चंद्रशेखर सीमा जानकारी के लिए विकिपीडिया पर।

सुपरनोवा के दौरान एक न्यूट्रॉन स्टार बनता है , एक तारे का विस्फोट जो कम से कम 8 सौर द्रव्यमान होता है।

न्यूट्रॉन स्टार का अधिकतम द्रव्यमान 3 सौर द्रव्यमान है। यदि यह उससे अधिक विशाल हो जाता है, तो यह एक क्वार्क स्टार में ढह जाएगा , और फिर एक ब्लैक होल में।

हम जानते हैं कि 1 इलेक्ट्रॉन + 1 प्रोटॉन = 1 न्यूट्रॉन;

1 न्यूट्रॉन = 3 क्वार्क = अप क्वार्क + डाउन क्वार्क + डाउन क्वार्क;

1 प्रोटॉन = 3 क्वार्क = अप क्वार्क + अप क्वार्क + डाउन क्वार्क;

सुपरनोवा का परिणाम या तो एक न्यूट्रॉन स्टार (1.4 और 3 सौर द्रव्यमान के बीच), एक क्वार्क तारा (लगभग 3 सौर द्रव्यमान), या एक ब्लैक होल (3 से अधिक सौर द्रव्यमान) होता है, जो तारे का शेष ढहने वाला कोर है।

एक सुपरनोवा के दौरान, अधिकांश तारकीय द्रव्यमान को अंतरिक्ष में उड़ा दिया जाता है, जो लोहे से भारी तत्वों का निर्माण करता है, जो तारकीय न्यूक्लियोसिंथेसिस के माध्यम से उत्पन्न नहीं किया जा सकता है, क्योंकि लोहे से परे, स्टार को परमाणुओं को वापस पाने की तुलना में परमाणुओं को फ्यूज करने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

सुपरनोवा के ढहने के दौरान, कोर के परमाणु इलेक्ट्रॉनों, प्रोटॉन और न्यूट्रॉन में टूट जाते हैं।

इस मामले में कि सुपरनोवा न्यूट्रॉन स्टार कोर में परिणत होता है, कोर में इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन को न्यूट्रॉन बनने के लिए विलय कर दिया जाता है, इसलिए नवजात 20-किमी-व्यास न्यूट्रॉन स्टार जिसमें 1.4 और 3 सौर द्रव्यमान होते हैं, एक विशाल परमाणु नाभिक की तरह होते हैं केवल न्यूट्रॉन युक्त।

यदि न्यूट्रॉन स्टार का द्रव्यमान बढ़ जाता है, तो न्यूट्रॉन पतित हो जाते हैं, उनके घटक क्वार्क में टूट जाते हैं, इस प्रकार तारा एक क्वार्क स्टार बन जाता है; एक ब्लैक होल में बड़े पैमाने पर परिणाम में वृद्धि हुई है।

एक क्वार्क स्टार के लिए ऊपरी / निचले द्रव्यमान की सीमा ज्ञात नहीं है (या कम से कम मैं इसे नहीं ढूंढ सका), किसी भी मामले में, यह 3 सौर द्रव्यमान के चारों ओर एक संकीर्ण बैंड है, जो एक ब्लैक होल का न्यूनतम स्थिर द्रव्यमान है।

जब आप एक स्थिर द्रव्यमान (कम से कम 3 सौर द्रव्यमान) के साथ ब्लैक होल के बारे में बात करते हैं, तो यह विचार करना अच्छा है कि वे 4 स्वादों में आते हैं: घूर्णन-चार्ज, घूर्णन-अपरिवर्तित , गैर-घूर्णन-चार्ज, गैर-घूर्णन-अपरिवर्तित ।

परिवर्तन के दौरान हम जो देखेंगे वह एक कठिन विकिरण फ्लैश होगा। इसका कारण यह है कि पतन के दौरान, सतह पर / पास के कणों में कठोर विकिरण उत्सर्जित करने का समय होता है क्योंकि वे घटना क्षितिज में जाने से पहले टूट जाते हैं; तो यह गामा किरणों के फटने (जीआरबी) के कारणों में से एक हो सकता है।

हम जानते हैं कि परमाणु दबाव में प्रोटॉन, न्यूट्रॉन, इलेक्ट्रॉनों में टूट जाते हैं।

अधिक दबाव में, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन न्यूट्रॉन में संयोजित होते हैं।

अधिक दबाव में भी न्यूट्रॉन क्वार्क में टूट जाते हैं।

अभी भी अधिक दबाव में, शायद क्वार्क्स अभी भी छोटे कणों में टूट जाते हैं।

अंत में सबसे छोटा कण एक स्ट्रिंग है : खुला या बंद लूप, और इसमें प्लैंक की लंबाई होती है, जो एक क्वार्क से छोटे परिमाण के कई आदेश हैं। यदि एक तार को बढ़ाया जाता है, तो यह लंबाई में 1 मिलीमीटर है, तो एक प्रोटॉन में एक व्यास होगा जो 10.5 प्रकाश वर्ष दूर सूर्य और एप्सिलॉन एरिदानी के बीच आसानी से फिट होगा; एक स्ट्रिंग की तुलना में कितना बड़ा प्रोटॉन है, इसलिए आप कल्पना कर सकते हैं कि क्वार्कों और तारों के बीच शायद कुछ मध्यवर्ती चीजें हैं।

वर्तमान में ऐसा लगता है कि स्ट्रिंग थ्योरी में सभी गणितों को जानने के लिए कई और दशकों की आवश्यकता होगी, और यदि स्ट्रिंग्स की तुलना में कुछ भी छोटा है तो एक नए सिद्धांत की आवश्यकता होगी, लेकिन अभी तक स्ट्रिंग सिद्धांत अच्छा लग रहा है; ब्रायन ग्रीन की पुस्तक एलिगेंट यूनिवर्स देखें ।

एक स्ट्रिंग शुद्ध ऊर्जा है और आइंस्टीन ने कहा कि द्रव्यमान केवल ऊर्जा का एक रूप है, इसलिए एक ब्लैक होल में पतन वास्तव में ऊर्जा की संरचना को तोड़ता है जो द्रव्यमान / द्रव्यमान / बैरोनिक कणों की उपस्थिति देता है, और द्रव्यमान को अपने सबसे सरल में छोड़ देता है फार्म, खुले या बंद तार, यानी गुरुत्वाकर्षण द्वारा बंधी शुद्ध ऊर्जा।

हम जानते हैं कि ब्लैक होल (जो वास्तव में छेद या विलक्षणता नहीं हैं, क्योंकि उनके पास द्रव्यमान, त्रिज्या, घूर्णन, आवेश और इसलिए घनत्व है, जो त्रिज्या के साथ भिन्न होता है) वाष्पित हो सकता है , विकिरण के रूप में अपने पूरे द्रव्यमान को छोड़ देता है, इस प्रकार साबित होता है वे वास्तव में ऊर्जा हैं। ब्लैक होल का वाष्पीकरण तब होता है जब उसका द्रव्यमान एक स्थिर ब्लैक होल के न्यूनतम द्रव्यमान से कम होता है, जो 3 सौर द्रव्यमान है; स्च्वार्जस्चिल्ड त्रिज्या समीकरण भी बताता है कि एक ब्लैक होल की त्रिज्या उसके द्रव्यमान, और इसके विपरीत दिया जाता है।

तो आप अपनी इच्छानुसार किसी भी चीज को रूपांतरित कर सकते हैं, जैसे कि आपकी पेंसिल, एक ब्लैक होल में, यदि आप चाहते थे, और इसे ब्लैक होल बनने के लिए आवश्यक आकार में संकुचित कर सकते थे; यह सिर्फ इतना है कि यह तुरंत अपने आप को (वाष्पित) पूरी तरह से कठोर विकिरण के फ्लैश में बदल देगा, क्योंकि एक पेंसिल स्थिर ब्लैक होल द्रव्यमान (3 सौर द्रव्यमान) से कम है।

यही कारण है कि सर्न प्रयोग ने कभी भी पृथ्वी को निगलने के लिए एक ब्लैक होल का निर्माण नहीं किया - एक उप-परमाणु ब्लैक होल, यहां तक ​​कि संपूर्ण पृथ्वी या सूर्य के द्रव्यमान के साथ, कुछ भी निगलने से पहले वाष्पित हो जाएगा; हमारे सौर मंडल में एक स्थिर (3 सौर द्रव्यमान) ब्लैक होल बनाने के लिए पर्याप्त द्रव्यमान नहीं है।

न्यूट्रॉन स्टार के लिए ब्लैक होल में बदलने में सक्षम होने के लिए और अधिक बड़े पैमाने पर बनने का एक सरल तरीका एक बाइनरी सिस्टम का हिस्सा होना है, जहां यह किसी अन्य स्टार के काफी करीब है कि न्यूट्रॉन स्टार और इसकी बाइनरी जोड़ी एक दूसरे की परिक्रमा करते हैं , और न्यूट्रॉन स्टार दूसरे तारे से गैस छोड़ता है , इस प्रकार द्रव्यमान प्राप्त करता है।

कैटासीलमिक चर बाइनरी

यहाँ एक अच्छा ड्राइंग है जो वास्तव में दिखा रहा है।

ब्लैक होल में गिरने वाला पदार्थ प्रकाश की गति की ओर तेज होता है। जैसा कि यह त्वरित है, मामला उप-परमाणु कणों और कठिन विकिरण में टूट जाता है, अर्थात एक्स-रे और गामा किरणें। एक ब्लैक होल स्वयं दिखाई नहीं देता है, लेकिन तेजी से फैलने वाले और कणों में टूटने वाले पदार्थ से प्रकाश दिखाई देता है। ब्लैक होल पृष्ठभूमि सितारों / आकाशगंगाओं के प्रकाश पर गुरुत्वाकर्षण लेंस प्रभाव का कारण बन सकते हैं।


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मैं सिर्फ इस उत्तर की अशुद्धियों को सूचीबद्ध करूंगा: (i) न्यूट्रॉन सितारे 1.4Msun से अधिक बड़े होने चाहिए। सच नहीं है और कई नहीं जाना जाता है। चंद्रशेखर द्रव्यमान रचना पर निर्भर करता है - सुपरनोवा कोर कार्बन से बना नहीं है (जिसके लिए 1.4 Msun उपयुक्त है)। (ii) न्यूट्रॉन स्टार का अधिकतम द्रव्यमान कम से कम 2Msun (उच्चतम मापा गया) है। हम नहीं जानते कि कितना उच्च है, लेकिन सामान्य सापेक्षता लगभग 3Msun की ऊपरी सीमा रखती है। (iii) कोई नहीं जानता कि क्वार्क तारे मौजूद हैं या नहीं। (iv) न्यूट्रॉन तारे न केवल न्यूट्रॉन से बने होते हैं। (v) न्यूट्रॉन स्टार में न्यूट्रॉन पहले से ही पतित हैं।
रोब जेफ्रीज

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(vi) ब्लैक होल लगभग 4-5Msun (2012 2012 में ओजेल) का न्यूनतम द्रव्यमान देखने के लिए दिखाई देते हैं।) (vii) ब्लैक होल के लिए न्यूनतम स्थिर द्रव्यमान निश्चित रूप से 3Msun नहीं है। (viii) जीआरबी ब्लैक होल में गिरने के कारण नहीं होते हैं (या ऐसा करने वाले किसी भी काम के लिए एक संदर्भ प्रदान करते हैं)। (ix) ब्लैक होल वाष्पीकरण सूक्ष्म ब्लैकहोल के लिए प्रासंगिक हो सकता है यह तारकीय आकार के ब्लैक होल के लिए बिलकुल अप्रासंगिक है। (x) एक फ्लैश में पेंसिल गायब होने के बारे में पैराग्राफ बकवास है।
रोब जेफ्रीज

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हो सकता है कि मैं सिर्फ दो बातों का उल्लेख करूं: पहले हां में शायद उनके जवाब में कुछ आंकड़े थे, जिनमें अपवाद भी शामिल थे, लेकिन मैं यह नहीं देखता कि इसके लिए गहन लिस्टिंग की आवश्यकता क्यों है। दूसरी बात, मुझे यह उल्लेख करना चाहिए कि आप स्ट्रिंग थ्योरी का समर्थन कर रहे हैं जैसे कि यह असंगत है, जो मुझे लगता है कि थोड़ी सी भी सच्चाई नहीं है। यह, मोटे तौर पर, एक वैध सिद्धांत है, हालांकि आपको वास्तव में इसका उल्लेख करना चाहिए।
trevorKirkby

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@userLTK सबसे बड़ा मापा न्यूट्रॉन स्टार द्रव्यमान 2 सौर द्रव्यमान है। आपके द्वारा टिप्पणी की गई खाई को मेरे जवाब से निपटा गया है और इसके लिए स्पष्टीकरण के कम से कम दो वर्ग हैं। न्यूट्रॉन सितारों में एक जीआर अस्थिरता होती है जो उनके श्वार्जचाइल्ड रेडी के पास पहुंचने से पहले अच्छी तरह से ढह जाती है।
रोब जेफ्रीज

1
मुझे नहीं पता कि आप क्वार्क के संभावित घटकों के बारे में अनुमान क्यों लगाते हैं। क्वार्क्स (और लेप्टान) मानक मॉडल में मौलिक हैं, इसका कोई सबूत नहीं है कि वे मिश्रित कण हैं। और यहां तक कि स्ट्रिंग सिद्धांत रूप में, एक क्वार्क नहीं है बनाया तार की, यह है एक विशेष कंपन मोड में एक स्ट्रिंग।
बजे PM 2Ring

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बस अपने प्रश्न के एक हिस्से पर ध्यान केंद्रित करें। जब भी न्यूट्रॉन तारे के लिए सामग्री का आघात हो सकता है, या दो न्यूट्रॉन तारे आपस में टकरा सकते हैं, तो ब्लैक होल बनाने के लिए, इस तरह की घटना काफी दुर्लभ होनी चाहिए (हालाँकि नीचे देखें)

2एम5एम

न्यूट्रॉन स्टार और ब्लैक होल द्रव्यमान वितरण ओजेल एट अल से।  (2012)।

2.83एम

~1044जे। वे एक ब्लैक होल या शायद अधिक बड़े न्यूट्रॉन स्टार का उत्पादन कर सकते हैं। एक गुरुत्वाकर्षण तरंग हस्ताक्षर (एक "चिरप") भी होगा जिसे अगली पीढ़ी के गुरुत्वाकर्षण तरंग प्रयोगों (अब एक वास्तविकता) द्वारा पता लगाया जा सकता है। ये ब्लैक होल अलग-थलग हो सकते हैं और इसलिए ऊपर बड़े पैमाने पर वितरण में प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं। इन घटनाओं का एक और अधिक अवलोकन हस्ताक्षर इरिडियम और गोल्ड जैसे कई भारी आर-प्रोसेस तत्वों के वर्तमान स्तरों के रूप में हो सकता है, जो कि ज्यादातर इन घटनाओं में उत्पन्न हो सकते हैं।

1.5एम2एम3एम>101832एम

एमएम

अवलोकन संबंधी पूर्वाग्रह यह है कि बाइनरी सिस्टम में सबसे कम द्रव्यमान वाले ब्लैक होल के साथी हमेशा अपने रोच लोब को ओवरफ्लो कर सकते हैं। परिणामी अभिवृद्धि हस्ताक्षर साथी स्पेक्ट्रम को निगल लेता है और एक गतिशील द्रव्यमान अनुमान (जैसे कि फ्रायर 1999 ) को रोकता है । चंद्र गेलेक्टिक बल्ज सर्वेक्षण मौन, अपेक्षाकृत कम एक्स-रे चमक के उदाहरण खोजने के लिए प्रयास कर रहा है, कॉम्पैक्ट बाइनरी, जिसके साथ एक और अधिक निष्पक्ष ब्लैक होल जन वितरण को मापने के ग्रहण लगा।

2.4-1.1+2.1 एम

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