블랙홀 회전 주위에 별 형성?


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아마추어 질문을 실례합니다. 치과 시술 중에 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 생각을하면서 내 마음은 회전하는 블랙홀에 가까운 별의 모형과 물질의 영향에 영향을 미쳤다.

이러한 물질이 고온으로 여기 될 것이라는 것은 명백하지만, 회전과 여기의 조합이 지속적인 융합 반응을 유도하기에 충분할 수 있을까?

그렇다면, 이것이 사건의 지평선에서 퓨전 '링'을 유지하기에 충분한 에너지를 생산할 것인가?

더 가벼운 요소를 생산하기에 충분한 반응이 있습니까?

자신을 산만하게하려는 시도에 의해 생성 된 순수한 호기심


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어쨌든 좋은 질문이지만 치과 의사의주의를 산만하게하는 천문학에 대한 ++ 1!
— Chappo 님은 모니카를 잊지 않았습니다

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저는 예를 들어, 매우 빠른 궤도 속도와 적어도 별의 질량의 블랙홀 주위에있는 아주 작은 점성 학적 물체에 떨어지는 물질의 파쇄로 인해 핵융합 디스크에서 융합이 발생한다고 말하고 싶습니다. 방출 된 모든 융합 에너지는 떨어지는 물질의 잠재적 에너지보다 상당히 낮으므로, 융합이 쉽게 일어나더라도 디스크에서 탈출하는 적은 비율의 감마선에만 영향을 미칩니다. "도넛 스타", 우리는 별보다 더 폭력적이기 때문에 accretion 디스크를 고수해야한다고 생각합니다. 나는 확실하지 않기 때문에, 나는 단지 언급 할 것입니다.
— userLTK

답변:


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블랙홀 (및 중성자 별)에 재료가 축적되면 매우 뜨겁고 상대적으로 밀도가 높은 환경을 제공합니다. 이러한 상황에서 핵융합이 일어날 수 있는가, 이것이 에너지 적으로 중요한지 또는 새로운 화학 원소를 생산하는 수단 (핵 생성)인지에 대한 문제이다.

첫 번째 질문에 대한 답변은 비교적 간단합니다. 재료가 블랙홀쪽으로 떨어지면 각 운동량으로 인해 강제 디스크가 형성됩니다. 점성 공정은 디스크를 가열하고 토크를 제공하여 재료가 에너지와 각 운동량을 잃게하여 결국 블랙홀로 떨어집니다. 재료가 블랙홀쪽으로 떨어질 때 얻은 중력 전위 에너지 (GPE)의 대부분은 재료를 가열하게됩니다.

블랙홀의 가장 안쪽에있는 원형 궤도는 3 Schwarzschild radii 이며, 여기서 은 블랙홀 질량입니다. 이 반경으로 떨어지는 질량 재료에 대해 방출 된 GPE 는 입니다. 즉, 물질의 나머지 질량 에너지의 6 분의 1이 열로 방출 될 수있다. M m ~ G M m C 2 / 6 G M = m C 2 / 6=6GM/c2Mm∼GMmc2/6GM=mc2/6

이것을 핵융합과 비교하십시오. 수소의 헬륨으로의 융합은 나머지 디스크의 0.7 % 만 에너지를 디스크를 가열 할 수있는 에너지로 방출합니다.

따라서 에너지 관점에서 핵융합 반응은 디스크에서 훨씬 더 많이 발생하지 않는 한 무시할 수 있습니다.

핵 합성 수율에 대한 질문은 더 복잡합니다. 블랙홀이 많을수록 증가율이 높을수록 일반적으로 디스크 온도와 밀도가 높아지고 융합 률이 높아집니다. 그러나 가능한 냉각 공정의 세부 사항과 블랙홀에 얼마나 많은 재료가 전달되는지에 달려 있습니다. Hu & Peng (2008) 은 태양계 블랙홀 10 개에 대한 일부 가속 모델을 제시하며이 메커니즘으로 특정 희귀 동위 원소를 생성 할 수 있다고 제안합니다. 스텔라 크기의 블랙홀은 아마도 핵융합을 유지하는 데 필요한 온도를 달성하기 위해 매우 실질적으로 수퍼에 딩턴의 발생률이 필요할 것이다.프랭클 (2016) . 이러한 비율은 블랙홀이 꾸준한 증가 흐름이 아닌 이진 컴패니언을 방해하는 경우에만 가능합니다.


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나는 "재료의 나머지 질량 에너지의 6 분의 1이 열로 방출 될 수있다"고 언급했다 .
— 존 더 필드

@JohnDuffield 어쩌면 "최대 1/6"이라고 말했을 것입니다. 일부는 분명히 블랙홀로 넘어갈 수 있기 때문입니다.
— Rob Jeffries

아마도 당신은 1/1까지 말했을 것입니다!
— 존 더 필드

@JonDuffield 고정 디스크를 사용하여 회전하지 않는 블랙홀의 나머지 질량 에너지를 열 / 방사선으로 변환 할 수있는 가장 효율적은 실제로 약 6 %입니다. 최대 회전하는 블랙홀의 경우 최대 42 %까지 증가 할 수 있습니다.
— Rob Jeffries

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마찰 디스크로 인한 열은 마찰로 인해 발생하며 마찰은 상대 운동이있을 때만 발생합니다. 따라서 그 가속 디스크에서 많은 입자들이 높은 속도로 서로에 대해 움직이고 있기 때문에, 그 입자에 대해 합쳐 져야하기 때문에 융합이 일어나지 않아야합니다. 별처럼 (우리 태양처럼), 별의 질량은 융합을 생성하기에 충분하지 않으며 양자 터널링의 도움이 필요하므로 핵력의 반발을 극복하기 위해 그 가속 디스크 내에서 압력을 이용할 수 있다고 말할 수 없습니다.


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압력 대신 밀도와 온도에 대해 이야기하는 것이 더 도움이 될 수 있습니다. 온도는 융합에 충분한 에너지를 갖는 입자의 수를 결정하고 밀도는 전체 속도에 영향을줍니다. 예를 들어 인공 핵융합 원자로와 같이 별의 핵보다 훨씬 낮은 압력에서 핵융합을하는 것이 가능하다.
— Hannes
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