ทำไมดาวนิวตรอนไม่ก่อให้เกิดขอบฟ้าเหตุการณ์

พยายามที่จะเปรียบเทียบความหนาแน่นของหลุมดำและดาวนิวตรอนฉันได้พบสิ่งต่อไปนี้:

ดาวนิวตรอนทั่วไปมีมวลประมาณ 1.4 ถึง 3.2 เท่าของมวลดวงอาทิตย์1 [3] (ดู Chandrasekhar Limit) โดยมีรัศมีประมาณ 12 กม. (... ) ดาวนิวตรอนมีความหนาแน่นรวม 3.7 × 10 ^ 17 ถึง 5.9 × 10 ^ 17 กิโลกรัม / m ^ 3 [1]

และ

คุณสามารถใช้ Schwarzschild radius เพื่อคำนวณ "ความหนาแน่น" ของหลุมดำ - กล่าวคือมวลหารด้วยปริมาตรที่ล้อมรอบภายในรัศมี Schwarzschild นี่เท่ากับ (1.8x10 ^ 16 g / cm ^ 3) x (Msun / M) ^ 2 (... )

ค่าของ Schwarzschild radius มีค่าประมาณ (3x10 ^ 5 cm) x (M / Msun) [2]

ลองหาดาวนิวตรอนจากด้านบนของสเปกตรัม (3.2 Msun) และหลุมดำมวลเดียวกัน

แปลงหน่วย:

• ดาวนิวตรอน: 5.9 × 10 ^ 17 kg / m ^ 3 = 5.9 × 10 ^ 14 g / cm ^ 3
• หลุมดำ: 1.8x10 ^ 16 g / cm ^ 3 x (1 / 5.9) ^ 2 = 5.2 x10 ^ 14 g / cm ^ 3

รัศมีของหลุมดำจะเป็น (3x10 ^ 5 ซม.) x (5.2) = 15.6km

ดาวนิวตรอนนิวตรอน 3.2 ของความหนาแน่นนี้จะมีปริมาณ 1.08 x 10 ^ 13 m ^ 3 ซึ่งให้รัศมี 13.7 กิโลเมตร

ตามทฤษฎีบทของเชลล์ทฤษฎีความแรงของสนามแรงโน้มถ่วงของวัตถุทรงกลมที่ระยะห่างที่กำหนดจะเท่ากันสำหรับทรงกลมเช่นเดียวกับมวลจุดดังนั้นที่ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางมวลเท่ากัน (จุด - หลุมดำทรงกลม - ดาวนิวตรอน) แรงโน้มถ่วงจะเท่ากัน .

นั่นจะทำให้พื้นผิวของดาวนิวตรอนต่ำกว่าพื้นผิวของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำที่เท่ากัน ถึงกระนั้นฉันก็ยังไม่เคยได้ยินแม้แต่เส้นขอบฟ้าของดาวนิวตรอน

ฉันทำผิดพลาดในการคำนวณของฉัน (และถ้าฉันทำคุณช่วยชี้ให้ดูหน่อยได้มั้ย) หรือ ... เอาละทำไม?

เมื่อ Francesco Montesano ชี้ให้เห็นการใช้มวลที่ผิดจะนำไปสู่คำตอบที่ผิด นอกจากนี้การใช้ความหนาแน่นที่นี่ก็เป็นวิธีที่ซับซ้อนในการหาคำตอบ คุณสามารถคำนวณ Schwarzschild radius สำหรับ NS และดูว่ามันมีขนาดเล็กกว่ารัศมีจริงหรือไม่

เนื่องจากความหนาแน่นตาชั่งเป็นρ ~ M / R ^ 3 และ Schwarzschild รัศมีเป็น R _s ~ M ความหนาแน่นของ BHs จึงมีค่าเป็นρ ~ 1 / R ^ 2; BH ที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นมีความหนาแน่นน้อยกว่าและเพียงทดสอบว่า NS นั้นหนาแน่นกว่า BH เพียงอย่างเดียวไม่เพียงพอ - พวกมันจะต้องมีมวลเท่ากันซึ่งหมายความว่าคุณกำลังเปรียบเทียบรัศมี

การใช้ความหนาแน่นไม่ถูกต้อง เมื่อรัศมีของขอบฟ้าเหตุการณ์สำหรับมวลที่กำหนดเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงปริมาตรของรัศมีนั้นจะเพิ่มขึ้นเมื่อลูกบาศก์และความหนาแน่นลดลง เมื่อมองไปทางอื่นความหนาแน่นจะเพิ่มขึ้นเมื่อขอบฟ้าเหตุการณ์ลดลง

คุณสามารถคำนวณขนาดของขอบฟ้าเหตุการณ์สำหรับมวลที่กำหนด คุณเพียงแค่ต้องค้นหาจุดที่ความเร็วหลบหนีสูงกว่าความเร็วแสง เราสามารถใช้ความเร็วของแสงในสูตรสำหรับความเร็วในการหลบหนีและแก้ปัญหาสำหรับรัศมี

สูตรการแก้ปัญหาความเร็วหลบหนีสำหรับ r ให้

ฉันรวบรวมสเปรดชีตพร้อมตัวเลข ฉันคำนวณว่าหลุมดำ 3.2 มวลดวงอาทิตย์จะมีรัศมี 4.752km หมายความว่าดาวนิวตรอนของมวลดวงอาทิตย์ 3.2 กลายเป็นหลุมดำมันจะต้องหดตัวถึง 9.504km และมีความหนาแน่น 7.13E18 กิโลกรัม / เมตร ^ 3 ในทางกลับกันหลุมดำขนาดใหญ่พิเศษที่ใจกลางกาแลคซีของเรามีรัศมีเส้นขอบเหตุการณ์ประมาณ 6 พันล้านกม. และมีความหนาแน่นเพียง 4.34E6 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ^ 3 หลุมดำขนาดของโปรตอนจะต้อง 350 ล้านตันและมีความหนาแน่น 1.5E56 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ^ 3

ฉันคิดว่าคุณน่าจะเป็นตัวเลขของคุณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณกำลังใช้ช่วงของตัวเลขที่ปลายบนสุดของสเปกตรัมและตัวเลข 'เกี่ยวกับ' สำหรับรัศมีของดาวนิวตรอนราวกับว่า 12km เป็นรัศมีคงที่เดียวสำหรับดาวนิวตรอนทั้งหมด ในความเป็นจริงแล้วดาวนิวตรอนมวล 1.4 เท่าดวงอาทิตย์จะมีรัศมีอยู่ระหว่าง 10.4 ถึง 12.9 กม. ( แหล่งที่มา )

https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/nicer/nicer_about.html

ลองย้อนเวลากลับไปเมื่อมหาอำนาจสีแดงไปถึงซุปเปอร์โนวา เมื่อมันไปซูเปอร์โนวาเปลือกนอกของมันจะปลิวไปเพราะการระเบิด สิ่งที่เกิดขึ้นต่อไปขึ้นอยู่กับมวลของคนที่เหลือ ถ้ามวลอยู่ที่ 1.4 ถึง 3 เท่ามวลดวงอาทิตย์มันจะกลายเป็นดาวนิวตรอน ถ้ามันเป็น 3 เท่าของมวลหรือมากกว่านั้นมันจะกลายเป็นหลุมดำ ดาวนิวตรอนไม่สามารถมีหลุมดำในเหตุการณ์ได้เนื่องจากส่วนที่เหลือของซุปเปอร์โนวานั้นไม่ใหญ่พอ

ได้มีการกล่าวว่าดาวนิวตรอนโน้มตัวไปในอวกาศ / เวลาอย่างยิ่งดังนั้นส่วนด้านหลังจึงมองเห็นได้จากด้านหน้า! แน่นอนว่าดาวนิวตรอนนั้นเป็นลูกบอลนิวตรอนขนาดใหญ่มากตัวหนึ่งที่มีองค์ประกอบของแสงบนพื้นผิว นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าการชนของดาวนิวตรอนอย่างง่ายไม่ได้สร้างธาตุหนักทั้งหมด แต่การมีอยู่ของธาตุที่หนักกว่าเหล็กนั้นเกิดจากการชนของดาวนิวตรอนจากหลุมดำ ถ้าเป็นเช่นนั้นพวกเขาไม่มีขอบฟ้าเหตุการณ์แม้จะมีแรงโน้มถ่วงมหาศาลเพราะสสารแพร่กระจายมากเกินไปในขณะที่หลุมดำที่แท้จริงนั้นกระจุกตัวอยู่ในที่เดียว ในความเป็นจริงมีความเชื่อกันว่าความเร็วในการหลบหนีของดาวนิวตรอนทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 1/3 ถึง 1/2 ของความเร็วของแสงยังคงมีจำนวนมากและอาจมีชีวิตโดยบังเอิญเป็นไปได้บนดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดาวนิวตรอนที่มีความทนทานต่อรังสีเพียงพอแม้ในแบคทีเรียเช่น Deinococcus radiodurans ตราบเท่าที่วงโคจรของดาวเคราะห์อยู่ห่างจากไอพ่น ความแตกต่างของแนวคิดนี้คือเมื่อดาวนิวตรอนชนกับดาวยักษ์ใหญ่สีแดงจะจุดชนวนให้ฮีเลียมฟิวชั่นชั่วครู่ถ้าสิ่งทั้งหมดนั้นไม่ระเบิดขึ้นมาก่อน
https://arstechnica.com/science/2014/06/red-supergiant-replaced-its-core-with-a-neutron-star/