Astronomie

Fraction de la masse initiale perdue (rayonnée) par les fusions d'étoiles à neutrons par rapport aux fusions de trous noirs ?

Fraction de la masse initiale perdue (rayonnée) par les fusions d'étoiles à neutrons par rapport aux fusions de trous noirs ?


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Calcul de la masse totale et de la masse manquante de la fusion de trous noirs GW190521, comment cela se passe-t-il ? note qu'il manque environ 9 masses solaires au trou noir final.

GW170817 est la première fusion observée de deux étoiles à neutrons, détectée de plusieurs manières, dont une faible onde gravitationnelle.

Les fusions d'étoiles à neutrons rayonnent-elles également plusieurs pour cent de leur masse sous forme d'ondes gravitationnelles, ou la fraction est-elle beaucoup plus petite. Ils comprennent de la matière ordinaire plutôt que d'être des singularités dans l'espace-temps, donc je suppose que la fraction est beaucoup plus petite, mais je n'en ai aucune idée.

Ma question est motivée par cette réponse.


En rapport:


Dimensionnellement parlant, la luminosité d'un système binaire à rayonnement gravitationnel, composé de deux objets de masse $M$, séparé par $R$, va comme $(H/R)^5$. L'échelle de temps du chirp pour un tel système va comme $M^{-3} R^4$. (Schutz 1999).

Ainsi, l'énergie totale libérée va comme $M^2/R$, c'est-à-dire qu'elle est proportionnelle à l'énergie potentielle gravitationnelle du système.

En raison de l $R^{-1}$ dépendance, c'est fondamentalement la masse et le rayon de l'état "final" qui détermine l'énergie perdue. Pour le cas du trou noir, la masse finale est juste inférieure à $2M$ et l'horizon d'événement de configuration finale est $4M$ (avec $G=c=1$). Donc $M^2/R = M$. Ainsi, je m'attendrais à ce que la masse-énergie libérée dans les ondes gravitationnelles soit une fraction fixe de la masse combinée des trous noirs (notez que des trous noirs de masse inégale entraîneront des complications).

En regardant les données de la liste des fusions, ce modèle semble raisonnable, la fraction fixe étant d'environ 5 %.

En étendant cela aux étoiles à neutrons, le rayon "final" dépendra de la physique du matériau de l'étoile à neutrons et dépendra donc du modèle. Cependant, ce rayon sera $>4M$ (c'est-à-dire probablement plusieurs fois le rayon de Schwarzschild). Une autre façon de dire cela est que les étoiles à neutrons ne peuvent pas se rapprocher autant avant que la fusion n'ait lieu. Donc de ce point de vue, je m'attendrais à $<$5% de la masse-énergie combinée est rayonnée sous forme d'ondes gravitationnelles.

D'un point de vue observationnel, il n'y a pas d'estimation précise de la masse résiduelle finale de GW170817.


Voir la vidéo: Un trou noir Supermassif au centre de la Voie Lactée! - LDDE (Janvier 2023).