Tworzenie gwiazd wokół obracających się czarnych dziur?

Proszę wybaczyć amatorskie pytanie. Próbując myśleć o niczym innym, niż o tym, co działo się podczas zabiegu dentystycznego, mój umysł zwrócił się do modelu gwiazdy blisko obracającej się czarnej dziury i wpływu na narysowaną materię.

Chociaż oczywiste jest, że taka materia byłaby wzbudzona do wysokiej temperatury, czy połączenie rotacji i wzbudzenia może wystarczyć do wywołania trwałej reakcji syntezy jądrowej?

Jeśli tak, czy wytworzyłoby to wystarczającą ilość energii, aby utrzymać „pierścień” syntezy jądrowej na horyzoncie zdarzeń - zasadniczo gwiazdę pączka?

Czy byłaby wystarczająca reakcja, aby zacząć wytwarzać lżejsze elementy?

Czysta ciekawość wywołana próbą odwrócenia uwagi

Akrecja materiału w (do) czarnych dziur (i gwiazd neutronowych) zapewnia środowiska, które są zarówno bardzo gorące, jak i (stosunkowo) gęste. W tych okolicznościach możliwe jest wystąpienie fuzji jądrowej, pytanie brzmi, czy jest to znaczące, zarówno energetycznie, jak i jako środek do wytwarzania nowych pierwiastków chemicznych (nukleosynteza).

Odpowiedź na pierwsze z tych pytań jest stosunkowo prosta. Gdy materiał spada w kierunku czarnej dziury, jego moment kątowy zmusza go do utworzenia dysku akrecyjnego. Lepkie procesy ogrzewają dysk i zapewniają momenty obrotowe, powodują utratę energii i momentu pędu, a ostatecznie pozwalają mu wpaść do czarnej dziury. Znaczna część grawitacyjnej energii potencjalnej (GPE) uzyskanej w miarę opadania materiału w kierunku czarnej dziury powoduje jego podgrzanie.

$=6GM/c^2$$M$$m$$\sim GMmc^2/6GM = mc^2/6$

Porównaj to z syntezą jądrową. Fuzja wodoru z helem uwalnia jedynie 0,7% masy spoczynkowej jako energii, która może ogrzać dysk akrecyjny.

Z energetycznego punktu widzenia reakcje syntezy jądrowej są znikome, chyba że mogą wystąpić znacznie dalej w dysku

Pytanie o wydajności nukleosyntezy jest bardziej złożone. Im bardziej masywna jest czarna dziura i im wyższa jest szybkość akrecji, tym na ogół wyższa temperatura i gęstość dysku oraz wyższa szybkość fuzji. Ale zależy to również od szczegółów możliwych procesów chłodzenia i od tego, ile materiału zaleca się do czarnej dziury. Hu & Peng (2008) przedstawiają niektóre modele akrecji na czarnej dziurze 10 mas Słońca i sugerują, że ten mechanizm może umożliwiać wytwarzanie niektórych rzadkich izotopów. Czarne dziury wielkości gwiezdnej prawdopodobnie potrzebują bardzo zasadniczo szybkości narastania super-Eddingtona, aby osiągnąć temperatury niezbędne do podtrzymania syntezy jądrowej (tj. Znacznie wyższe prędkości narostu niż są możliwe przy sferycznych przepływach narostu przeciwnych promieniowaniu)Frankel (2016) . Takie prędkości są prawdopodobne tylko w przypadkach, w których czarne dziury zakłócają binarnego towarzysza, a nie przez stały przepływ akrecji.

Ciepło w dysku akrecyjnym występuje z powodu tarcia, a tarcie występuje tylko wtedy, gdy występuje ruch względny. Tak więc na tym dysku akrecyjnym wiele cząstek porusza się względem siebie z dużymi prędkościami, więc fuzja nie powinna się zdarzyć, ponieważ dla tej cząstki powinny się łączyć. Nawet w gwieździe (tak jak nasze słońce) masa gwiazdy nie wystarcza do wytworzenia fuzji i potrzebuje pomocy tunelowania kwantowego, więc nie możemy powiedzieć, że ciśnienie w dysku akrecyjnym jest możliwe, aby pokonać odpychanie siły jądrowej.