Откуда мы знаем, что Немезис не черная дыра (или нейтронная звезда)?

18

Предполагается, что Немезида , «звезда смерти», представляет собой массивное тело, которое вращается вокруг Солнца на большие расстояния и периодически посылает кометы из Облака Оорта во внутреннюю Солнечную систему. Эти кометы воздействуют на Землю и вызывают события исчезновения. Это не было найдено, и теоретическое обоснование для этого не является убедительным в любом случае .

Мой вопрос здесь об этой любопытной строке со страницы Ричарда Мюллера в LBL .

К счастью, в настоящее время проводится несколько исследований всего неба, которые должны найти Немезис в ближайшие несколько лет, если он там есть, и исключить Немезис, если они этого не делают. (Немезида могла бы скрыться, если бы это была черная дыра, но это не очень правдоподобно.) Эти исследования включают в себя Pan-Starrs и LSST.

Откуда мы знаем, что Немезида не может быть черной дырой? В этом отношении, как мы узнаем, что это не нейтронная звезда?

завлекать
источник
См. Также astronomy.stackexchange.com/questions/10124/…
Роб Джеффрис
Ответ на этот вопрос может потребовать определения того, что автор подразумевает под «исключить» и «не очень правдоподобно». Если вам нужен темный, тихий объект практически любой массы, вы можете предложить исконную черную дыру и исследовать последствия, как в статье, на которую Кит ссылается выше. Но, возможно, «не очень правдоподобно» означает, что звездная черная дыра не очень правдоподобна, и когда Мюллер сказал «исключить Немезиду», он имел в виду «исключить любую Немезиду, принадлежащую к любому классу объектов, о которых мы на самом деле знаем, в отличие от классов объектов мы можем спекулировать ".
Стив Джессоп

Ответы:

18

Если бы Солнце было рождено в относительно широкой двойной системе со звездой, которая должна была стать черной дырой или нейтронной звездой через сверхновую, то (а) вполне вероятно, что такая система будет разрушена этой сверхновой, и мы бы не быть в двоичной системе сейчас; (б) должно быть свидетельство сверхновой в виде очень высокого содержания дочерей некоторых короткоживущих радионуклидов, включенных в материал солнечной системы. Есть некоторые свидетельства последнего, но я не думаю, что достаточно для того, чтобы Солнце находилось в двойной системе с такой звездой (хотя я мог бы это проверить).

Альтернативный аргумент состоит в том, что Солнце захвачено звездным остатком на орбите позднее. Это позволяет избежать проблем со сверхновой, но процесс захвата маловероятен в нашей Галактике после того, как звезды покинули свое окружение рождения, особенно захват, который настроен довольно точно, чтобы дать только меньше нуля потенциальной энергии результирующей системы очень широкой двойной системы. Захват "нормальной" звездой в любом случае будет гораздо более вероятным, чем захват относительно редким компактным объектом.

Роб Джеффрис
источник
Солнце - это то, что было бы запечатлено не наоборот.
Джошуа
Немезида была бы более массивным объектом; поместите зародышевое солнце на гораздо более энергичную орбиту, и пусть оно будет захваченным телом, а не захватывающим телом, и оно выглядит немного более вменяемым.
Джошуа
7
@ Джошуа "Альтернативный аргумент в том, что Солнце захвачено ..." Я не вижу, какой фрагмент этого предложения подразумевает, что это Солнце захватывает?
Роб Джеффрис
1

Я думаю, что мы можем разобраться с этим напрямую. Предполагаемая полуосная ось составляет 1,5 световых года. В то время, когда было написано, было правдоподобно, что такой объект мог оставаться скрытым. Больше невозможно представить, что черная дыра с минимальной необходимой массой могла бы избежать десятилетий автоматического поиска астероидов. Он слишком близок, имеет слишком много параллакса, должен иметь слишком большую поперечную скорость, и к настоящему времени обнаружился бы как гравитационное линзирование в поисках астероидов. Они ищут объекты, которые не одинаковы от кадра к кадру. Это отключит детекторы.

Обработка первого прохода для поиска астероидов состоит в том, чтобы просто взять две пластины одной и той же части неба и различить их чем-то большим, чем XOR. Теперь у вас есть яркие пятна, где что-то двигалось. Они сравниваются с известной таблицей объектов переднего плана, и все несоответствующие объекты рассматриваются человеком. Неожиданная гравитационная линза появится, потому что она не отменилась между кадрами, потому что сила света была слишком разной. Если он не мертв (и это будет происходить большую часть времени), он также будет перемещен.

Орбитальная механика, участвующая в захвате, сильно нарушит галактическую орбиту Солнца в плоскости захвата. Отметим, что жизнь появилась на поверхности Земли почти сразу после того, как она стала достаточно прохладной и не была зажжена галактическим излучением. Это, в свою очередь, требует, чтобы у Солнца было колебание оси Z вокруг галактики или меньше; что ограничивает Немезиду, чтобы быть на или около галактической плоскости.

Но у меня есть дыра, которую я не могу закрыть. Если мы проигнорируем нормальные постулаты Немезиды в достаточной мере, мы можем в конечном итоге стать спутником Солнца на все время. Типичный процесс захвата должен быть разрушительным для формирования планет вокруг зародышевого Солнца, но предполагаемая орбита более чем достаточно далеко, чтобы избежать этой проблемы. Это требует экзотического метода захвата, но мы, скорее всего, все равно получим один.

Джошуа
источник
1
Можете ли вы быть ясно, какие линзы вы ожидаете увидеть в каких объектах. На расстоянии 1,5 световых года (это зависит от массы черной дыры) движение параллакса составляет около 2 угловых секунд. Я согласен, что это окажет эффект линзирования на положение фоновых звезд, и что-то подобное может проявиться в тщательном анализе полного каталога Gaia, когда он появится. Наличие черной дыры не повлияет на измеренные положения источников переднего плана.
Роб Джеффрис
О, но вы имеете в виду, что "колебания" в положении фоновых звезд будут видны при съемках астероидов переднего плана. Ну, да, возможно, но это будет зависеть от того, что на переднем плане находятся достаточно близко расположенные звезды с очень тщательно выверенными позициями. Возможно, я сделал такой расчет - я проверю.
Роб Джеффрис
3
В<15
Используя ту же формулу, лучи света, проходящие в пределах 0,25 градусов от центра Солнца на расстоянии 1 а.е., будут отклоняться на ~ 2 угловых секунды (как наблюдалось).
Роб Джеффрис
Джошуа, хороший ответ. Добавим, не будет ли колебание барицентра Солнца и Немезиды с Земли очевидным? Мы наблюдаем Солнце в течение тысячелетий, и заметили бы, если бы фоновые звезды периодически были не на своем месте.
Джим