Wie könnte ein Neutronenstern in ein Schwarzes Loch kollabieren?

Das von Ihnen beschriebene Szenario kann auftreten. Andererseits kann es tatsächlich sein, dass die Neutronisation in einem Weißen Zwerg der Auslöser für eine thermonukleare Typ-Ia-Supernova ist.

Möglicherweise missverstehen Sie das Pauli-Ausschlussprinzip (PEP). Das PEP besagt, dass keine zwei Fermionen denselben Quantenzustand einnehmen können, nicht , dass sie nicht denselben Raum einnehmen oder auf eine beliebige Dichte komprimiert werden können. Die Quantenzustände bestehen hier aus zwei Spinzuständen für jeden möglichen Impulszustand. In einem entarteten Gas sind alle diese Zustände bis zur Fermi-Energie aufgefüllt. Alles, was passiert, wenn der Neutronenstern kleiner wird (oder kollabiert), ist, dass die Fermi-Energie mit steigender Neutronendichte einfach weiter zunimmt und der Neutronenentartungsdruck als Folge davon immer weiter zunimmt.

In der Allgemeinen Relativitätstheorie ist Druck (wie Masse/Energie) jedoch eine Quelle der Gravitationskrümmung und erhöht tatsächlich den erforderlichen Druckgradienten, der benötigt wird, um den Stern zu tragen. Ab einem bestimmten Schwellenradius – ein kleiner Faktor größer als der Schwarzschild-Radius – wird ein Instabilitätspunkt erreicht, an dem eine Druckerhöhung eigentlich kontraproduktiv ist. Darüber hinaus können Sie den Druck beliebig groß machen und die Bildung eines Schwarzen Lochs wird nicht verhindert.

Auch innerhalb der BH gibt es nicht unbedingt ein Problem mit dem PEP. Sie können Fermionen auf unendliche Dichte komprimieren, solange sie einen unendlichen Impuls haben können.

In Laymans Worten müsste das Pauli-Ausschlussprinzip nicht überwunden werden, um das Schwarze Loch zu bilden. Ein Neutronenstern einer bestimmten Größe schrumpft auf natürliche Weise unter seinen Schwarzschild-Radius. Das ist nicht schwer zu sehen. Tatsächlich wird der Radius von Neutronensternen, wie bei Weißen Zwergen, kleiner, wenn sie an Masse zunehmen. Die maximale Masse wäre nicht viel mehr als etwa 2,5 Sonnenmassen, jenseits derer der Neutronenstern nicht vermeiden könnte, ein Schwarzes Loch zu werden.

Die relativistischen Effekte werden kompliziert, beispielsweise was genau bei der 100%-Zeitdilatation und darüber hinaus passiert.

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Nun zu dem, was im Inneren des Schwarzen Lochs passiert, kann ich zwei allgemeine Punkte ansprechen. Einer ist, wenn die Neutronen (Quark-Materie, was auch immer es ist) kompakter werden, nimmt das Gewicht und die Kraft, sie weiter zu verdichten, weiter zu. Das ist ziemlich offensichtlich. Es wird fast zur Frage der unaufhaltsamen Kraft (Gewicht und Gravitation) gegenüber dem unbeweglichen Objekt (Pauli-Ausschluss). Das Problem, genau zu wissen, was passiert, ist im Wesentlichen das Singularitätsproblem. Die Mathematik bricht zusammen. Ich glaube nicht, dass es jemand weiß.

Eine andere Art, die ich gerne betrachte, ist, dass sich Gluonen wie Photonen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. In einem Schwarzen Loch würden Gluonen, wie Photonen, in Richtung Zentrum gezogen und könnten nicht nach außen fliegen, und diese Eigenschaft könnte die Größe eines Protons oder Neutrons stark auf die Größe von reduzieren. . . vielleicht ein Elektron?? aber nochmal, wer weiß? Vielleicht hält eine Art Quantentunneln die Größe der Neutronen einigermaßen konstant, aber die gravitative Fluchtgeschwindigkeit, die die Lichtgeschwindigkeit übersteigt, könnte die eher standardmäßige / beobachtete Größe der Neutronen stark reduzieren. (Meiner Ansicht nach).

Ich weiß, dass Sie nach der am meisten akzeptierten Erklärung gefragt haben, und ich habe dies nur aus der Sicht eines Laien angesprochen, also wird hoffentlich jemand mit einem größeren Gehirn als ich diese genauer auf Ihre spezifische Frage beantworten.

Ich kann verstehen, warum Sie den Vergleich mit Weißen Zwergen ziehen, aber in Wirklichkeit verstehen wir die Auswirkungen von Schwerkraft und Druck bei diesen Dichten noch nicht gut genug, um mit Sicherheit wissen zu können, ob ein akkretierender Neutronenstern direkt in einen Schwarzen kollabieren wird Loch oder gehen in eine Zwischenphase wie die von Ihnen erwähnten Quarksterne.

Soweit mir immer beigebracht wurde, ist die akzeptierte Ansicht, dass das Pauli-Ausschlussprinzip nur so weit funktioniert, und sobald dies von der Schwerkraft überwunden ist, kollabiert der Stern zu einer Singularität und bildet ein Schwarzes Loch. Während meines Studiums im Grundstudium hörte ich keine Erwähnung von Quarksternen oder anderen Zwischenschritten (aber nicht, dass ich danach gesucht hätte).

Um ein Schwarzes Loch zu erzeugen, muss ein Körper einen Radius einnehmen, der kleiner ist als seine Schwarzschild-Grenze. Wenn ein Körper eine Masse von mehr als 3,2 Sonnenmassen hat, dann ist das theoretische Verhalten des Neutrons, dass die Kraft, die aufgrund des Drucks der kollektiven Masse des Sterns auf die Neutronen wirkt, das Neutron zum Kollabieren bringen würde. Dann würde ein Neutronenstern ein Schwarzes Loch bilden, indem er einen Begleitstern hat, der Materie an den Neutronenstern verliert. Wenn die Masse des Neutronensterns nahe an der Masse von 3,2 Sonnenmassen liegt, dann wird der Stern theoretisch zu einem Schwarzen Loch kollabieren, wenn genug Materie angesammelt wird, um die kritische Grenze zu überschreiten.

Der Vorbehalt ist, dass es keine Kraft im Universum gibt, die Energie schneller als mit Lichtgeschwindigkeit beschleunigen kann. Wenn ein Neutron zusammenbricht, muss seine Oberfläche mit einer Geschwindigkeit beschleunigen, die die Lichtgeschwindigkeit übersteigt, also ist dies tatsächlich nicht erlaubt. Eine alternative Theorie besagt, dass die Materie nicht zu einer schwarzen Lochnuss kollabiert, sondern bei einer Energiedichte existiert, die knapp über ihrer Schwartzschild-Grenze liegt. Tatsächlich stimmen die jüngsten Beobachtungen von Ligo über kollidierende Schwarze Löcher und die jüngsten Beobachtungen der G2-Gaswolkenkollision von Sagittarius A* viel besser mit diesem Modell überein, als dass diese Objekte tatsächlich echte Schwarze Löcher sind. Als die G2-Gaswolke mit Sagittarius A* interagierte, erzeugte sie keine große Energieabgabe, sondern es gab nur eine kleine Energiefreisetzung, die mit einem schwarzen Stern übereinstimmt, der in einem Energiezustand knapp über seinem wahren Ereignishorizont existiert. Diese Objekte emittieren kein Licht und sind daher praktisch nicht von Schwarzen Löchern zu unterscheiden, außer wenn sie mit anderen Objekten interagieren.

Als LIGO zum ersten Mal eine Gravitationswelle beobachtete, gab es 0,04 Sekunden nach dem Einschlag der Gravitationswelle einen kleinen Gammastrahlenausbruch. Es sollte keine Gamma Ray Bursts geben, wenn Schwarze Löcher verschmelzen. Es gab ein Papier, das im Juni 2016 geschrieben wurde, das statistische Modelle verwendete, um darauf hinzuweisen, dass der GRB nicht aufgetreten ist. (Jemands Job stand auf dem Spiel.) Wenn Sie sich die Methode ansehen, die sie verwendet haben, eliminiert sie praktisch jede mögliche Beobachtung eines GRB, der mit einer Verschmelzung dunkler Sterne verbunden wäre, aufgrund des schwachen GRB, den es produzieren würde. Somit könnte in Zukunft keine Verschmelzung von Schwarzen Löchern im Zusammenhang mit einer Gravitationswellenbeobachtung beobachtet werden, es sei denn, es handelt sich um eine Verschmelzung von Neutronensternen, die einen viel größeren GRB erzeugt. Kürzlich kündigte LIGO genau ein solches Ereignis an, bei dem zwei Neutronensterne verschmolzen und dies mit einem GRB zusammenfiel.

Das Problem bei der Erzeugung von Schwarzen Löchern besteht darin, dass die Materie am Ereignishorizont oder einfach die Energie schneller als die Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden muss, was die Relativitätstheorie nicht zulässt. Das Comeback besteht darin, dass die Raumzeit selbst schneller als mit Lichtgeschwindigkeit zusammenbricht. Man muss sich dann fragen, wie das passieren konnte, wenn die Relativitätstheorie keine Superlichtgeschwindigkeiten zulässt. Um die Raumzeit auf superhelle Geschwindigkeiten zu beschleunigen, muss etwas die Raumzeit auf diese Beschleunigung gezogen haben. Aber das ist nicht erlaubt. Tatsächlich zeigen die Beobachtungen, dass Schwarze Löcher höchstwahrscheinlich nicht in der Natur existieren. Um dies zu untermauern, hat die Suche nach außerirdischen Planeten null schwarze Löcher gefunden, die andere Sterne umkreisen. Seit 1968 wurden irgendwo nur etwa 20 Kandidaten für Schwarze Löcher mit stellarer Masse gefunden. Wenn es sie gibt, wo sind sie? Jede gemachte Beobachtung stimmt mit schwarzen Sternen überein und nur mathematische Modelle sind mit schwarzen Löchern vereinbar.

Wir müssen auch bedenken, dass die gegenwärtige Theorie voraussagt, dass Schwarze Löcher am Ende ihres Lebens explodieren werden, wenn sie verdampfen. Es wurden keine Energiespitzen dieser Art beobachtet, und doch sollte es einige geben, wenn die Theorie stimmt. Wir müssen auch bedenken, dass CERN bei den von ihm verwendeten Energieniveaus Schwarze Löcher hätte produzieren sollen und keine Schwarzen Löcher entstanden sind. Dies war nicht zu erwarten.

Papier mit schwarzen Sternen. https://arxiv.org/pdf/1611.03853.pdf

Eine bessere Lösung für das Runaway-Endpoint-Problem https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.77.044032

Der statistische Trick und die Logik, die verwendet werden, um zukünftige Verschmelzungsbeobachtungen schwarzer Sterne zu eliminieren

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8205/827/2/L38/meta;jsessionid=5902D1B053AA93E11FDDF2A02A79BFBF.ip-10-40-2-120

Das Nichtereignis der Schütze-A*-G2-Kollision http://earthsky.org/space/milky-ways-black-hole-more-active