Sao hình thành xung quanh lỗ đen quay?

Xin thứ lỗi một câu hỏi nghiệp dư. Trong khi cố gắng nghĩ về bất cứ điều gì ngoại trừ những gì đang xảy ra trong một quy trình nha khoa, tâm trí của tôi chuyển sang mô hình một ngôi sao gần lỗ đen đang quay và những ảnh hưởng đối với vật chất.

Trong khi rõ ràng vấn đề như vậy sẽ bị kích thích ở nhiệt độ cao, liệu sự kết hợp giữa quay và kích thích có đủ để tạo ra phản ứng nhiệt hạch kéo dài không?

Nếu vậy, điều này sẽ tạo ra đủ năng lượng để duy trì một 'vòng' hợp nhất ở chân trời sự kiện - về cơ bản là một ngôi sao bánh rán?

Sẽ có đủ phản ứng để bắt đầu sản xuất các yếu tố nhẹ hơn?

Sự tò mò thuần túy được tạo ra bởi một nỗ lực để đánh lạc hướng bản thân

Sự bồi tụ vật chất lên (vào) các lỗ đen (và sao neutron) cung cấp các môi trường vừa nóng vừa (tương đối) dày đặc. Trong những trường hợp này, có thể xảy ra phản ứng tổng hợp hạt nhân, câu hỏi đặt ra là điều này có ý nghĩa hay không, cả về mặt năng lượng hay phương tiện sản xuất các nguyên tố hóa học mới (tổng hợp hạt nhân).

Câu trả lời cho câu hỏi đầu tiên là tương đối đơn giản. Khi vật chất rơi xuống lỗ đen, động lượng góc của nó buộc nó tạo thành một đĩa bồi tụ. Các quá trình nhớt làm nóng đĩa và cung cấp mô-men xoắn, làm cho vật liệu mất năng lượng và động lượng góc và cuối cùng cho phép nó rơi vào lỗ đen. Phần lớn năng lượng hấp dẫn tiềm năng (GPE) thu được khi vật liệu rơi xuống lỗ đen cuối cùng sẽ làm nóng vật liệu.

$=6GM/c^2$$M$$m$$\sim GMmc^2/6GM = mc^2/6$

So sánh điều này với phản ứng tổng hợp hạt nhân. Sự hợp nhất của hydro thành helium chỉ giải phóng 0,7% khối lượng còn lại dưới dạng năng lượng có thể làm nóng đĩa bồi tụ.

Vì vậy, từ quan điểm năng lượng, các phản ứng nhiệt hạch là không đáng kể, trừ khi chúng có thể xảy ra xa hơn trong đĩa

Câu hỏi về năng suất tổng hợp hạt nhân phức tạp hơn. Lỗ đen càng lớn và tốc độ bồi tụ càng cao thì nhìn chung nhiệt độ và mật độ đĩa càng cao và tốc độ tổng hợp càng cao. Nhưng nó cũng phụ thuộc vào các chi tiết của các quá trình làm mát có thể và bao nhiêu vật liệu được đưa vào lỗ đen. Hu & Peng (2008) trình bày một số mô hình bồi tụ lên hố đen 10 khối lượng mặt trời và cho thấy có thể tạo ra một số đồng vị hiếm nhất định theo cơ chế này. Các lỗ đen có kích thước sao có thể cần tốc độ bồi tụ siêu lớn của Eddington để đạt được nhiệt độ cần thiết để duy trì phản ứng tổng hợp hạt nhân (tức là tốc độ bồi tụ lớn hơn nhiều so với dòng chảy bồi tụ hình cầu đối nghịch với áp suất bức xạ), theoFrankel (2016) . Tỷ lệ như vậy chỉ có thể xảy ra trong trường hợp lỗ đen phá vỡ đồng hành nhị phân, thay vì thông qua dòng chảy bồi tụ ổn định.

Nhiệt trong đĩa bồi tụ xảy ra do ma sát và ma sát chỉ xảy ra khi có chuyển động tương đối. Vì vậy, trong đĩa bồi tụ đó, rất nhiều hạt đang chuyển động so với nhau với vận tốc cao, vì vậy không nên xảy ra phản ứng tổng hợp, vì đối với hạt đó sẽ kết hợp với nhau. Ngay cả trong ngôi sao (như mặt trời của chúng ta), khối lượng sao không đủ để tạo ra phản ứng tổng hợp và nó cần sự trợ giúp của đường hầm lượng tử, vì vậy chúng ta không thể nói rằng áp lực có sẵn trong đĩa bồi tụ đó để vượt qua lực đẩy hạt nhân.