Sort hul-model afslører stjernekollaps uden lys eksplosion

Et team af forskere, herunder Chief Investigator Ilya Mandel fra ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) ved Monash University, for nylig studeret, hvad der sker med roterende massive stjerner, når de når slutningen af ​​deres liv.

Stjerner producerer energi ved at fusionere lettere grundstoffer til tungere i deres kerne:brint til helium, derefter helium til kulstof, ilt, og så videre, op til strygning. Energien produceret af denne kernefusion giver også trykstøtte inde i stjernen, som afbalancerer tyngdekraften og tillader stjernen at forblive i ligevægt.

Denne proces stopper ved jern. Ud over jern, energi er nødvendig for at opretholde fusion i stedet for at blive frigivet ved fusion. En tung jernstjerne kerne trækker sig sammen under tyngdekraften, skabe en neutronstjerne, eller hvis den er tung nok, et sort hul. I mellemtiden de ydre lag af stjernen eksploderer i et strålende glimt, kan observeres som en supernova. Imidlertid, nogle massive stjerner ser ud til at forsvinde fuldstændigt uden nogen eksplosion. Teorier tyder på, at disse massive stjerner kollapser fuldstændigt i sorte huller, men er det muligt?

Et hold ledet af Ariadna Murguia-Berthier, en ph.d. kandidat ved University of California Santa Cruz, og involverer OzGravs chefefterforsker Ilya Mandel, satte sig for at besvare dette spørgsmål. De var især interesserede i at forstå, om en roterende stjerne stille og roligt kunne kollapse i et sort hul.

I deres papir indsendt til Astrofysiske tidsskriftsbreve , de beskriver et sæt simuleringer, der undersøger kollapset af en roterende gassky i et sort hul. De fandt ud af, at hvis gassen roterer for hurtigt i begyndelsen, det kan ikke effektivt kollapse; i stedet, gassen går i stå i en donut-lignende form omkring ækvator i det sorte hul.

Holdet antog, at varmen, der genereres fra faldende gas, der smækker ind i denne roterende gasdoughnut, vil løsne de ydre lag af stjernen og skabe en supernova-lignende eksplosion. En lille procentdel af alle stjerner viste sig også at rotere langsomt nok - under tærsklen for, at denne gas går i stå - og kunne, Ja, falde stille og roligt sammen i sorte huller.

"Det er meget spændende at samle generel relativitetsteori, sofistikerede beregningsteknikker, stjernemodeller, og de seneste observationer for at udforske dannelsen af ​​sorte huller fra massive stjerner, siger Mandel.