¿Por qué las estrellas de neutrones colapsan en agujeros negros cuando la velocidad del sonido en ellas se aproxima a la velocidad de la luz?

El punto en el que una estrella de neutrones implosiona para formar un agujero negro si agrega masa gradualmente se establece mediante el límite de Tolman-Oppenheimer-Volkoff, que es análogo al límite de Chandrasekhar para las enanas blancas que implosionan para formar estrellas de neutrones. En ambos casos, se establece por la presión interna que excede el máximo que puede soportar un gas de fermiones (electrones para enanas blancas, neutrones para estrellas de neutrones).

AFAIK, no hay conexión directa con la velocidad del sonido: el colapso es aproximadamente la presión máxima, mientras que la velocidad del sonido es aproximadamente la forma en que la presión aumenta con la compresión (junto con la densidad). Sin embargo, la velocidad del sonido no puede exceder c, y dado que la incompresibilidad aumenta con la presión hasta cerca del punto de colapso, no es sorprendente que la velocidad máxima esté bastante cerca de c: esta parte posterior del cálculo de la envolvente dice que es [matemática] c / \ sqrt (3) [/ math]: ¿La velocidad del sonido es casi tan alta como la velocidad de la luz en las estrellas de neutrones?

Es genial.

Cuando comprime el gas, los átomos en el gas se mueven más rápido, esto crea más calor y más presión y este aumento de presión resiste sus esfuerzos para comprimir el gas aún más.

Ahora suponga que ha comprimido el gas para que la velocidad del sonido sea cercana a la velocidad de la luz. Resulta que la velocidad del sonido te da una estimación muy aproximada de la velocidad con que vibran las partículas en el gas. Entonces, si la velocidad del sonido es cercana a la velocidad de la luz, entonces las partículas en el gas vibran a una velocidad cercana a la de la luz. Entonces ahora comprimes el gas. Las partículas no pueden moverse más rápido porque ya están alcanzando la velocidad del límite de luz. Esto significa que cuando comprime el gas, no termina con más calor o presión, por lo que no hay nada que se resista a su compresión.

¡Porque ellos pueden!

Pero en realidad no pueden. Las estrellas de neutrones son estrellas de neutrones porque la gravedad en ellas es lo suficientemente fuerte como para colapsar los átomos en solo un núcleo, pero no lo suficientemente fuerte como para colapsarlo más.

Creo que estás confundiendo el efecto con la causa. la densidad hace que aumente la velocidad del sonido, y la densidad si la estrella también es lo que finalmente causa su colapso. El sonido tiene poco que ver con la gravedad ganando la lucha contra la presión.

Creo que te metiste en un área que confundió el problema. Las estrellas de neutrones no tenían suficiente masa para colapsar en un agujero negro. El sonido tendría poco que ver con eso. Se necesitaría más masa de algún lugar para hacer que se derrumbara aún más.

El lugar más probable es el de una estrella en órbita cercana … en un sistema binario. Ahora todo ese gas que corría desde la estrella a la estrella de neutrones haría sonido …