Keruntuhan Gravitasi

Keruntuhan gravitasi adalah kontraksi tak terkendali dari benda masif di bawah gravitasinya sendiri setelah tekanan internal tidak dapat lagi menopangnya, sebuah proses yang membentuk katai putih, bintang neutron, dan lubang hitam.

Definition

Keruntuhan gravitasi adalah kontraksi dinamis dari benda yang memiliki gravitasi sendiri ketika dukungan tekanan gagal, yang mengarah pada sisa-sisa kompak yang stabil seperti katai putih atau bintang neutron atau, di atas massa kritis, pada pembentukan horizon peristiwa lubang hitam dan singularitas.

Scope

Topik ini mencakup kesetimbangan dan stabilitas objek kompak, batas massa Chandrasekhar dan Tolman-Oppenheimer-Volkoff yang melampaui batas tersebut tidak ada konfigurasi statis, model ideal Oppenheimer-Snyder tentang keruntuhan tanpa tekanan, kemunculan permukaan terperangkap dan pembentukan horizon, perbedaan antara keruntuhan yang terlihat oleh pengamat yang jatuh dan pengamat yang jauh, serta latar belakang astrofisika supernova dan pembentukan lubang hitam bermassa bintang.

Core questions

• Apa yang menentukan apakah bintang yang runtuh menjadi bintang neutron atau lubang hitam?
• Bagaimana keruntuhan tampak berbeda bagi pengamat yang jatuh dan pengamat yang jauh?
• Batas massa apa yang membatasi keberadaan objek kompak yang stabil?

Key concepts

• Batas Chandrasekhar
• Batas Tolman-Oppenheimer-Volkoff
• Tekanan degenerasi
• Pembentukan permukaan terperangkap
• Pembekuan semu di horizon
• Keruntuhan inti supernova

Key theories

Keruntuhan Oppenheimer-Snyder

Keruntuhan ideal dari bola seragam tanpa tekanan menunjukkan bahwa permukaan melintasi radius Schwarzschild-nya dalam waktu wajar yang terbatas, membentuk horizon peristiwa, sementara pengamat yang jauh melihat keruntuhan tampak membeku dan bergeser merah di horizon.

Batas massa untuk objek kompak

Tekanan degenerasi hanya dapat menopang katai putih hingga batas Chandrasekhar dan bintang neutron hanya hingga batas Tolman-Oppenheimer-Volkoff; di luar batas ini, tidak ada kesetimbangan statis dan keruntuhan menjadi lubang hitam tidak dapat dihindari.

Clinical relevance

Keruntuhan gravitasi adalah mesin di balik supernova keruntuhan inti, pembentukan bintang neutron dan lubang hitam bermassa bintang, serta penggabungan objek kompak yang terdeteksi sebagai gelombang gravitasi; batas massa yang ditetapkannya digunakan untuk menginterpretasikan massa yang disimpulkan untuk bintang neutron dan lubang hitam yang teramati.

History

Chandrasekhar menemukan batas massa katai putih pada tahun 1931; pada tahun 1939 Oppenheimer dan Volkoff menurunkan batas bintang neutron, dan Oppenheimer serta Snyder menerbitkan model relativistik pertama dari keruntuhan berkelanjutan menjadi lubang hitam, hasil yang sebagian besar dikesampingkan hingga kebangkitan relativitas umum pada tahun 1960-an menghidupkannya kembali.

Key figures

• J. Robert Oppenheimer
• Hartland Snyder
• Subrahmanyan Chandrasekhar
• Richard Tolman

Seminal works

• oppenheimer1939
• shapiroteukolsky1983

Frequently asked questions

Mengapa pengamat yang jauh tidak pernah melihat bintang melintasi horizon?

Cahaya dari permukaan yang runtuh semakin bergeser merah dan tertunda saat ia naik mendekati horizon, sehingga pengamat yang jauh melihat permukaan melambat dan memudar, tampak membeku, meskipun permukaan itu sendiri melintasi horizon dalam waktu wajar yang terbatas.

Apakah setiap bintang masif berakhir sebagai lubang hitam?

Tidak. Hasilnya tergantung pada massa sisa: inti yang lebih ringan membentuk katai putih, inti menengah membentuk bintang neutron, dan hanya inti yang melebihi batas massa bintang neutron yang runtuh menjadi lubang hitam, dengan kehilangan massa selama masa hidup bintang sangat memengaruhi hasilnya.