流体静力超大质量星中的广义相对论不稳定性
高能天体物理现象
2021-01-04 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
由直接坍缩形成超大质量黑洞意味着超大质量星（SMSs）的存在，以及它们通过广义相对论（GR）不稳定性坍缩为大质量黑洞种子。然而，尽管该量对直接坍缩图景的自洽性至关重要，现有模型对 SMSs 的终质量约束较弱。我们估计了与这些天体相关的整个参数空间中球形 SMSs 的终质量。我们构建解析恒星结构（hylotropes）以模仿现有数值 SMS 模型，后者考虑了含快速吸积的完整恒星演化。从这些流体静力结构出发，我们从头确定 GR 不稳定性的条件，并将结果与完整恒星演化的预言比较。我们表明 hylotropic 模型以高精度预言 GR 不稳定性的 onset。对流核的质量显现为决定性量。它越低，GR 不稳定性所需的总质量越大。GR 不稳定性的典型条件为总质量 >10^5 Msun 且核质量 >10^4 Msun。若核质量保持在 10^4 Msun 以下，总质量可达 10^6-10^7 Msun 以上。我们的结果确认，形成于原始、原子冷却晕中的球形 SMSs 在低于 500 000 Msun 的质量处坍缩。另一方面，金属丰度高的气体中形成大质量黑洞需要超过 1000 Msun/yr 的吸积率，导致终恒星质量 >10^6 Msun。因此，直接坍缩的不同通道意味着黑洞种子前身星具有不同的终质量。
引用
@article{arxiv.2011.01947,
title = {General-relativistic instability in hylotropic supermassive stars},
author = {Lionel Haemmerlé},
journal= {arXiv preprint arXiv:2011.01947},
year = {2021}
}