سیاهچاله ستاره‌وار

سیاهچاله ستاره‌وار به انگلیسی: (Stellar black hole)، سیاهچاله‌ای است که عمدتاً از فروریزی حاصل از گرانش یک ستاره با جرم معمولی به وجود می‌آید و می‌تواند پنج تا ده ها برابر خورشید جرم داشته باشد.

سیاه چاله های ستاره وار بقایای انفجار ابرنواختر ها هستند که شاید به نوعی از پرتو گاما قابل مشاهده هستند. نام دیگر این سیاه چاله ها رامب اختر است.

پرونده:سیاه چاله ژوئن.webp

تصویری از افق رویداد یک سیاهچاله، ایجاد شده در 16 ژوئن 2021

خصوصیات:

با توجه به نظریه بدون یک سیاه چاله می تواند تنها ۳ اصل اساسی داشته باشد: جرم، بار الکتریکی، و تکانه ی زاویه ای. تکانه زاویه ای یک سیاه چاله ستاره وار ناشی از پایستگی تکانه زاویه ای یک ستاره است.

فروپاشی گرانشی ستاره، فرایندی طبیعی است که می تواند باعث ایجاد سیاه چاله شود. اگر جرم ستاره ای که در حال فروپاشی است کم تر از حد تولمن- اوپنهایمر-وولکوف برای ماده تخلخل نوترونی باشد نتیجه یک ستاره فشرده نوترونی خواهد بود. اگر جرم ستاره بیش تر از حد تولمن- اوپنهایمر-وولکوف باشد، فروپاشی تا زمانی که حجم صفر شود ادامه خواهد یافت و در اطراف آن نقطه یک سیاه چاله تشکیل خواهد شد.

حداکثر جرمی

در نظریه نسبیت عام، یک سیاه‌چاله می‌تواند هر جرمی داشته باشد. هرچه جرم کمتر باشد، چگالی ماده باید بیشتر باشد تا بتوان یک سیاه‌چاله تشکیل داد.(برای مثال شعاع شوارتزشیلد را نگاه کنید) تاکنون هیچ فرایند ستاره‌ای مشاهده نشده که بتوان سیاه چاله ای با جرمی کمتر از چند برابر جرم خورشید ساخت که بتواند سیاه‌چاله‌های بزرگ‌تر از سیاه‌چاله‌های اولیه‌ی کیهانی تولید کند.

شکاف های توده ای:

توسط برخی مدل‌های تکامل ستاره‌ای پیش‌بینی می‌شود که سیاه چاله‌های با جرم، در دو محدوده نمی‌توانند مستقیماً با فروپاشی گرانشی یک ستاره تشکیل شوند. اینها گاهی اوقات به‌عنوان شکاف‌های جرمی «پایین» و «بالا» متمایز می‌شوند که تقریباً محدوده‌های 2 تا 5 و 50 تا 150 جرم خورشیدی را نشان می‌دهند. محدوده دیگری که برای شکاف بالایی ارائه شده است 52 تا 133 است. 150 به عنوان حد بالای جرم ستارگان در عصر کنونی جهان در نظر گرفته شده است.

یک نمونه از سیاه چاله های ستاره وار

سیستم های باینری فشرده اشعه ایکس

سیاه چاله های ستاره ای در سیستم های دوتایی نزدیک زمانی قابل مشاهده هستند که ماده از یک ستاره همراه به سیاه چاله منتقل شود. انرژی آزاد شده در هنگام سقوط کردن به سمت ستاره فشرده آنقدر زیاد است که ماده تا دمای چند صد میلیون درجه گرم می شود و در اشعه ایکس تابش می کند. بنابراین، سیاهچاله در اشعه ایکس قابل مشاهده است، در حالی که ستاره همراه را می توان با تلسکوپ های نوری مشاهده کرد. انرژی آزاد شده برای سیاه چاله ها و ستارگان نوترونی از نظر قدرت یکسان است. بنابراین تشخیص سیاه چاله ها و ستاره های نوترونی اغلب دشوار است.

توده های به دست آمده از مشاهدات منابع فشرده اشعه ایکس (ترکیب داده های اشعه ایکس و نوری) به دست می آیند. تمام ستارگان نوترونی شناسایی شده دارای جرم زیر 3.0 جرم خورشیدی هستند. هیچ یک از سیستم های فشرده با جرم بیش از 3.0 جرم خورشیدی خواص یک ستاره نوترونی را نشان نمی دهند. ترکیب این حقایق این احتمال را بیشتر و بیشتر می کند که کلاس ستارگان فشرده با جرم بیش از 3.0 جرم خورشید در واقع سیاه چاله هستند.

توجه داشته باشید که این اثبات وجود سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای کاملاً رصدی نیست، بلکه بر نظریه تکیه دارد: ما نمی‌توانیم جز یک سیاه‌چاله، جسم دیگری برای این سیستم‌های فشرده عظیم در دوتایی‌های ستاره‌ای در نظر بگیریم. اثبات مستقیم وجود سیاهچاله در صورتی خواهد بود که در واقع مدار ذره ای (یا ابری از گاز) را که در سیاه چاله می افتد مشاهده کنیم.

برداشت این هنرمند یک سیستم دوتایی حاوی سیاهچاله ای با جرم ستاره ای به نام IGR J17091-3624 یا به اختصار IGR J17091 را نشان می دهد. گرانش قوی سیاهچاله، در سمت چپ، گاز را از ستاره همراه در سمت راست می کشد. عکس از ناسا

نامزد های سیاه چاله های ستاره وار در کهکشان راه شیری:

کهکشان راه شیری ما شامل چندین نامزد سیاهچاله با جرم ستاره ای (BHCs) است که نسبت به سیاهچاله کلان جرم در ناحیه مرکز کهکشان به ما نزدیکتر هستند. اکثر این نامزدها اعضای سیستم‌های دوتایی پرتو ایکس هستند که در آنها جسم فشرده از طریق یک دیسک برافزایش ماده را از شریک خود می‌کشد.