Oppenheimer-Volkov limit

Oppenheimer-Volkovův limit  je horní hranice hmotnosti nerotující neutronové hvězdy , při které se ještě nezhroutí do černé díry [1] . Pokud je hmotnost neutronové hvězdy menší než tato hodnota, tlak degenerovaného neutronového plynu může zrušit gravitační síly . Oppenheimer-Volkovův limit je zároveň spodní hranicí pro hmotnost černých děr vzniklých během vývoje hvězd .

Historie

Hodnota je pojmenována po R. Oppenheimerovi a J. M. Volkovovi , kteří publikovali v roce 1939 [2]  – s využitím vývoje R. C. Tolmana , jehož článek byl publikován ve stejném časopise [3] . Oppenheimer a Volkov ve svém článku odhadli tuto hranici na 0,71 M ☉ [4] , tento odhad byl získán na základě stavové rovnice , která nezohledňovala odpuzování neutronů a neutronů v důsledku silné interakce , která v té době nebyl prakticky studován [5] [6] .

Stavová rovnice pro degenerovanou baryonickou hmotu s extrémně vysokou hustotou (~ 10 14 g/cm³ [7] ) není přesně známa ani nyní, a proto není známa ani přesná hodnota mezní hmotnosti neutronové hvězdy. Nejlepší teoretické odhady Oppenheimer-Volkovovy limity měly dlouhou dobu velkou nejistotu a pohybovaly se od 1,6 do 3 Mʘ [1] [8] .

Gravitační vlnová astronomie umožnila výrazně zpřesnit Oppenheimer-Volkovovu mez: podle analýzy události GW170817 ( sloučení neutronové hvězdy ) se u nerotující neutronové hvězdy pohybuje v rozmezí 2,01 až 2,16 hmotnosti Slunce. Hmotnost rychle rotující neutronové hvězdy může tuto hodnotu překročit asi o 20 % [9] .

Experimentální data

Otázka intervalu mezi nejtěžšími neutronovými hvězdami a nejlehčími černými dírami je v současnosti otevřená [10] [11] .

• Nejhmotnější (dosud objevená) neutronová hvězda PSR J0740 +6620 má hmotnost 2,17 Mʘ [12]
• Do roku 2008 byl GRO J1655-40 o hmotnosti 6,3 Mʘ považován za nejméně hmotné (ze známých) černých děr [13] . V roce 2008 studie ukázaly, že hmotnost černé díry XTE J1650-500 , objevené v roce 2001, je 3,8 ± 0,5 hmotnosti Slunce [13] [14] , ale toto tvrzení bylo později staženo, nový odhad její hmotnosti — 9,7 ± 1,6 Mʘ [15] . Dalším kandidátem na status černé díry s nízkou hmotností je GRO J0422+32 , jejíž hmotnost byla odhadnuta na 3,97±0,95 M ʘ [16] , poté na 2,1 M ʘ , což zpochybňuje, zda tento objekt černé díry [10] .
• Gravitační událost GW190814  - byla zaregistrována srážka černé díry o hmotnosti 22,2-24,3 hmotností Slunce s jistým "záhadným objektem", jehož hmotnost byla 2,50-2,67 hmotnosti Slunce. Podle vědců pracujících v projektu LIGO - VIRGO "nevíme, zda je tento objekt nejtěžší známou neutronovou hvězdou nebo nejlehčí známou černou dírou, ale v každém případě jde o rekord."

Viz také

• kvarková hvězda
• Planckova hvězda
• Chandrasekharův limit

Poznámky

1. ↑ 1 2 A slovník fyziky  : [ ang. ]  / Jonathan Law, Richard Rennie. - 7. - Oxford University Press, 2015. - S. 403. - 672 s. — ISBN 9780198714743 .
2. ↑ J. R. Oppenheimer a G. M. Volkoff. Na masivních neutronových jádrech: [ eng. ] // Fyzický přehled. - 1939. - T. 55, č.p. 4 (15. února). - S. 374. - doi : 10.1103/PhysRev.55.374 .
3. ↑ Richard C. Tolman. Statická řešení rovnic Einsteinových polí pro sféry kapalin: [ eng. ] // Fyzický přehled. - 1939. - T. 55, č.p. 4 (15. února). - S. 364. - doi : 10.1103/PhysRev.55.364 .
4. ↑ To je méně než v té době již známý Chandrasekharův limit  1,4 Mʘ .
5. ↑ SW Hawking, W. Izrael. Tři sta  let gravitace ] . - Cambridge University Press, 1989. - S. 226. - 690 s. — ISBN 9780521379762 .
6. ↑ P. Haensel, A. Y. Potekhin, D. G. Jakovlev. Neutronové hvězdy 1  : Stavová rovnice a struktura. - New York, USA: Springer Science & Business Media, 2007. - S. 5. - 620 s. — (Knihovna vědy o astrofyzice a vesmíru). - ISBN 978-0-387-47301-7 .
7. ↑ to je konkrétně ~ 108krát vyšší než hustota bílých trpaslíků
8. ↑ Ian Ridpath. A Dictionary of Astronomy  : [ eng. ] . - Oxford: OUP, 2012. - S. 341. - 534 s. — ISBN 9780199609055 .
9. ↑ Dmitrij Trunin . Astrofyzici upřesnili limitní hmotnost neutronových hvězd , N + 1  (17. ledna 2018). Archivováno z originálu 25. března 2019. Staženo 25. března 2019.
10. ↑ 1 2 Kreidberg, Laura; Bailyn, Charles D.; Farr, Will M.; Kalogera, Vicky. Hmotnostní měření černých děr v rentgenových přechodech: Existuje hmotnostní mezera?  : [ anglicky ] ] // The Astrophysical Journal. - 2012. - T. 757, č. 1 (4. září). - S. 36. - doi : 10.1088/0004-637X/757/1/36 .
11. ↑ Ethan Siegel. Nejmenší černá díra ve vesmíru  . Začíná to třeskem! . Medium.com (25. června 2014). Získáno 23. listopadu 2017. Archivováno z originálu 1. prosince 2017.
12. ↑ Timur Keshelava. Byla nalezena nejhmotnější neutronová hvězda . N+1 (19. dubna 2019). „Nejpřesnější teoretický odhad pro horní hranici je 2,16 hmotnosti Slunce, založený na informacích o vyzařovaných gravitačních vlnách při jediném dosud známém sloučení neutronových hvězd. Nicméně v mezích chyb jsou tyto hodnoty konzistentní. Získáno 28. srpna 2019. Archivováno z originálu dne 28. srpna 2019. (neurčitý)
13. ↑ 12 Andrea Thompsonová . Nejmenší nalezená černá díra , Space.com: Science & Astronomy  (1. dubna 2008). Archivováno z originálu 12. února 2018. Staženo 23. listopadu 2017.
14. ↑ Vědci z NASA identifikují nejmenší známou černou díru  . NASA . Získáno 22. ledna 2009. Archivováno z originálu 25. srpna 2011.
15. ↑ Nikolaj Šapošnikov a Lev Titarčuk. Stanovení hmotností černých děr v galaktických dvojhvězdách černé díry pomocí škálování spektrálních a variabilních charakteristik  : [ eng. ] // The Astrophysical Journal. - 2009. - T. 699 (12. června). - S. 453. - doi : 10.1088/0004-637X/699/1/453 .
16. ↑ Gelino, Dawn M.; Harrison, Thomas E. GRO J0422+32: Černá díra s nejnižší hmotností? : [ anglicky ] ] // The Astrophysical Journal. - 2003. - T. 599, č. 2. - S. 1254. - doi : 10.1086/379311 .

Odkazy

• Stergioulas, N., "Rotating Stars in Relativity," Living Reviews in Relativity, Vol. 6, (2003), No. 3.  (anglicky)
• Rekordní těžká neutronová hvězda objevená na lenta.ru ( Archivováno 17. května 2021 na Wayback Machine )