恒星黑洞的最大质量
太阳与恒星天体物理
2010-05-12 v2 高能天体物理现象
摘要
我们给出了致密天体（中子星和黑洞）的质量谱，这些天体源自不同环境中的单星。特别地，我们计算了最大黑洞质量对金属丰度以及某些特定星风质量损失率（例如 Hurley 等人和 Vink 等人的模型）的依赖关系。我们的计算表明，在高金属丰度环境（Z=Zsun=0.02）中，在银河系观测到的最高质量黑洞 M_bh = 15 Msun 可以用恒星模型和本文采用的星风质量损失率来解释。为了得到这一结果，我们必须将亮蓝变星的质量损失率设定在约 0.0001 Msun/yr 的水平，并采用依赖于金属丰度的沃尔夫-拉叶星星风。通过使用基于银河系黑洞质量测量校准的此类星风，在中等金属丰度（Z=0.3 Zsun=0.006）下获得的最大黑洞质量为 M_bh,max = 30 Msun。这是一个相当引人注目的发现，因为已知质量最大的恒星黑洞质量为 M_bh = 23-34 Msun，并且它实际上位于一个具有中等金属丰度的小型恒星形成星系中。我们发现，在极低（类似球状星团）金属丰度环境下，最大黑洞质量可高达 M_bh,max = 80 Msun（Z=0.01 Zsun=0.0002）。有趣的是，一个 80 Msun 黑洞的爱丁顿极限吸积产生的 X 射线光度约为 10^40 erg/s，与一些已知的超亮 X 射线源（ULX）的光度相当。我们强调，我们的结果仅针对单星获得，双星相互作用（例如来自密近伴星的吸积）可能会改变这些最大黑洞质量。这严格来说是一项原理验证研究，表明恒星模型可以自然地解释即使是已知质量最大的恒星黑洞。
引用
@article{arxiv.0904.2784,
title = {On The Maximum Mass of Stellar Black Holes},
author = {Krzysztof Belczynski and Tomasz Bulik and Chris L. Fryer and Ashley Ruiter and Francesca Valsecchi and Jorick S. Vink and Jarrod R. Hurley},
journal= {arXiv preprint arXiv:0904.2784},
year = {2010}
}
备注
15 pages, ApJ accepted