Aus der Detektion von Gravitationswellen in GW190814 wurde auf die Verschmelzung eines kompakten Objekts mit 2,6 Sonnenmassen mit einem schwereren Objekt geschlossen. Das leichtere Objekt befindet sich in der „Massenlücke“ zwischen den schwersten Neutronensternen und den leichtesten Schwarzen Löchern mit stellarer Masse, was Astrophysiker dazu veranlasst, sich zu fragen, was für ein Objekt dies war.
Die theoretische untere Grenze der Lücke ist wahrscheinlich nicht viel höher als 2,16 Sonnenmassen ( Using Gravitational-wave Observations and Quasi-universal Relations to Constrain the Maximum Mass of Neutron Stars , In between neutron stars and black holes ). Dies würde einen Neutronenstern als Objekt mit 2,6 Sonnenmassen ausschließen.
Bezüglich der Obergrenze der Massenlücke wurden keine Kandidaten für Schwarze Löcher (indirekt) unterhalb von 5 Sonnenmassen "beobachtet". Theoretisch könnten jedoch viel leichtere Schwarze Löcher existieren, zB primordiale Schwarze Löcher.
Meine Frage: Warum diese 5-Sonnenmassen-Obergrenze der Massenlücke? Schließt die Entwicklung massereicher Sterne die Bildung eines Schwarzen Lochs mit 2,6 Sonnenmassen aus?
Es ist derzeit nicht bekannt. Grundsätzlich gibt es zwei Alternativen.
Das erste ist, dass etwas in der Mechanik von Kernkollaps-Supernovae die Bildung eines massearmen Schwarzen Lochs verhindert. Zum Beispiel könnte es sein, dass die Supernova-Explosionen unterhalb einer bestimmten Vorläufermasse immer erfolgreich sind, die Hülle wegsprengen und einen Neutronenstern-Überrest zurücklassen. Bei höheren Massen kann die Explosion erfolglos sein und ein beträchtlicher Teil der Hülle wird angesammelt (denken Sie daran, dass diese Vorläufer mindestens 10 Sonnenmassen haben werden), was zu einem viel größeren Schwarzen Loch führt. Ein Beispiel für diese Erklärungsklasse findet sich in Kochanek (2014) , das eine Klasse von "gescheiterten Supernovae" mit Vorläufermassen von vorschlägt , die es schaffen, ihre Hüllen bei schwachen transienten Ereignissen abzuwerfen, aber ihre Heliumkerne zurücklassen, um die niedrigste Masse zu bilden Schwarze Löcher. Vorläufer geringerer Masse sind dann für die Neutronensterne verantwortlich.
Eine zweite Möglichkeit ist, dass es einfach schwierig ist, Schwarze Löcher mit Massen von 2,5-5 Sonnenmassen zu finden (weshalb es wichtig ist, dass eines gefunden wurde). Beispielsweise konnten vor GW-Detektoren die Massen von Schwarzen Löchern (stellarer Masse) nur in Doppelsystemen gefunden werden und dann auch nur, wenn der dunkle Begleiter durch seine Akkretionsaktivität identifiziert wurde. Wenn Schwarze Löcher mit geringer Masse eine kontinuierlich niedrige Akkretionsrate haben, im Gegensatz zu einem "burstigeren" Verhalten, das von Röntgendoppelsternen mit höherer Masse (oder höherem Massenverhältnis) gezeigt wird, könnte es eine starke Beobachtungsauswahl gegen das Auffinden in geben ersten Platz und die kontinuierliche Akkretionsleuchtkraft maskiert das Spektrum des Begleiters, was eine dynamische Massenmessung unmöglich macht.
gamma1954
ProfRob