Kann ein Doppelsternsystem ein stationäres Schwarzes Loch erzeugen?

Forschungen der letzten 200 Jahre deuten darauf hin, dass die Hälfte oder mehr der sichtbaren Sterne Teil mehrerer Sternensysteme sind.

Ich entschuldige mich für die Anzahl der Annahmen in meiner Frage, aber aufgrund der Anzahl der beteiligten Binärsysteme glaube ich, dass diese Frage vom Typ "Was wäre wenn" in einigen Doppelsternsystemen ein plausibles physikalisches Ergebnis sein könnte.

Angenommen, beide Sterne wurden zur gleichen Zeit geboren, mit ungefähr der gleichen Masse, drehen sich aber in entgegengesetzte Richtungen. Ich weiß nicht genug über die Sternentwicklung, um zu sagen, ob dies machbar ist, aber wir wissen, dass es Doppelsternsysteme gibt, und sie müssen im Laufe der Zeit eine gewisse Chance haben, ähnliche Drehimpulswerte zu erreichen, gelegentlich in entgegengesetzten Rotationsrichtungen.

Meine Fragen sind, vorausgesetzt, sie sind nahe genug, wird dies schließlich zu einer Verlangsamung ihrer Rotationen führen, gefolgt von einer gegenseitigen Gezeitenverriegelung?

Wenn dies eintritt und die Masse mindestens eines Sterns groß genug ist, könnten wir dann einen stationären Neutronenstern oder ein schwarzes Loch haben?

Mir ist klar, dass der Entstehungsprozess des dichten Sterns nach einer Supernova-Explosion stattfinden wird, die höchstwahrscheinlich den anderen Stern im System verdampfen wird.

Ich stelle fest, dass es verwandte Fragen wie das Binary Star System gibt , aber ich kann nicht sofort ein Duplikat meiner Frage sehen.

Man würde erwarten, dass sich die Doppelsterne aus einer einzigen Gaswolke mit einem gewissen Drehimpuls gebildet haben, da sie sich gegenseitig umkreisen. Daher müsste das binäre System diese Dynamik aufrechterhalten. Es wäre unwahrscheinlich, dass sie sich zu etwas verbinden könnten, das einen Drehimpuls von null hat.
Vielleicht Terminologie, aber um es klar zu sagen, ein Schwarzes Loch mit Drehimpuls ist stationär. Ohne ist es statisch. Alles, nachdem sie sich in ihren Gleichgewichtszuständen niedergelassen haben. Der stationäre Fall ist die Kerr-Lösung mit Rotation. Der statische Fall ist das kugelsymmetrische, nicht rotierende Schwarzschild-Schwarze Loch. Und ja, es ist möglich, eine Nullrotation zu haben, aber höchst unwahrscheinlich, weil die Orbitalrotation kurz vor dem Zusammenbruch enorm ist, sie beschleunigen schnell auf fast c; es erfordert eine wirklich feine Abstimmung, um alles auf Null zu bringen. Simulationen liefern unterschiedliche spezifische Ergebnisse für Gegen- und Gleichlauf
@BobBee danke Bob, ich habe einige grundlegende, aber wichtige GR-Terminologie vergessen.

Antworten (2)

Ich bin mir sicher, dass ein exakt spinloses endgültiges Schwarzes Loch theoretisch möglich ist, aber es wäre eine sehr, sehr präzise Feinabstimmung, ähnlich wie das Ausbalancieren eines Bleistifts auf seiner Spitze.

Außerdem ist es unwahrscheinlich, dass Ihre Konfiguration ein spinloses Schwarzes Loch erzeugt, denn wenn die Eintauchphase der Verschmelzung eintritt, werden die Sterne plötzlich aus der innersten stabilen Umlaufbahn fallen und sie werden keine Zeit haben, eine vollständige Umlaufbahn zu machen. Dies bedeutet, dass der Drehimpuls und der lineare Impuls der abgestrahlten Gravitationswellen asymmetrisch sind, was bedeutet, dass das endgültige Schwarze Loch während des Eintauchens zusätzlichen Drehimpuls und Impuls aufnimmt.

Ich werde versuchen, sorgfältig zwischen Orbitalrotation und Spin zu unterscheiden. Voraussetzung für ein nicht durchdrehendes Finish ist, dass die Summe aus Bahn- und Drehimpuls des verbleibenden Materials Null ist.
Selbst in der klassischen Physik ist dies bei gleichen Massen und ohne Massenverlust durch Supernovae (die den Spinausgleich weiter behindern würden) eindeutig unmöglich. Dies liegt daran, dass der Umlaufdrehimpuls mit dem Umlaufradius zunimmt, und bei gleicher Sterngröße bedeutet dies, dass die Spingeschwindigkeit bei einem bestimmten Radius die Umlaufgeschwindigkeit bei diesem Radius überschreiten müsste, sodass die Sterne einfach zerfallen würden. Gravitationswellen in der letzten Verbindung würden (wie von Jerry Schirmer angegeben asymmetrisch sein). Meine Erwartung ist, dass Gravitationswellen, obwohl die Geschwindigkeiten immer noch zunehmen, den Drehimpuls verringern, aber ich bin vielleicht irgendwo ausgerutscht; Vielleicht wird Jerry Shirmer dieses kontraintuitive Ergebnis bestätigen? Niedrige Werte sind natürlich bei stark ungleichen Sternen möglich,
Vielleicht ein pedantischer Punkt, aber (außer als theoretisches Konstrukt) bin ich mit dem Wert Null nicht vertraut; Mit Ausnahme von Heisenberg ist es jedoch möglich , dass der endgültige Drehimpuls eines asymmetrischen Sternensystems kleiner ist als jeder endliche Wert, den Sie angeben können.