Звездообразование вокруг вращающихся черных дыр?

Пожалуйста, извините любительский вопрос. Пытаясь придумать что-либо, кроме того, что происходило во время стоматологической процедуры, мой разум обратился к модели звезды, близкой к вращающейся черной дыре, и к воздействию на затянутую материю.

Хотя очевидно, что такое вещество будет возбуждено до высокой температуры, может ли комбинации вращения и возбуждения быть достаточно, чтобы вызвать устойчивую реакцию синтеза?

Если это так, будет ли это производить достаточно энергии для поддержания «кольца» синтеза на горизонте событий - по сути, звезды-пончика?

Будет ли достаточно реакции, чтобы начать производить более легкие элементы?

Чистое любопытство, порожденное попыткой отвлечься

Аккреция материала на (в) черные дыры (и нейтронные звезды) создает очень жаркую и (относительно) плотную среду. В этих условиях возможно ядерное слияние, вопрос в том, является ли это значительным, как в энергетическом, так и в качестве средства получения новых химических элементов (нуклеосинтез).

Ответ на первый из этих вопросов относительно прост. Когда материал падает к черной дыре, его момент импульса заставляет его образовывать аккреционный диск. Вязкие процессы нагревают диск и создают крутящие моменты, приводят к тому, что материал теряет энергию и угловой момент и, в конечном итоге, попадает в черную дыру. Большая часть гравитационной потенциальной энергии (ГПЭ), получаемой при падении материала к черной дыре, в конечном итоге нагревает материал.

Самая устойчивая круговая орбита черной дыры находится при 3 радиусах Шварцшильда , где - масса черной дыры. GPE, выпущенный для материала с массой падающей на этот радиус, равен . то есть полностью одна шестая часть энергии покоя материала может быть выделена в виде тепла.$=6GM/c^2$$M$$m$$\sim GMmc^2/6GM = mc^2/6$

Сравните это с ядерным синтезом. Слияние водорода с гелием высвобождает только 0,7% массы покоя в виде энергии, которая может нагревать аккреционный диск.

Таким образом, с энергетической точки зрения, реакции синтеза незначительны, если они не могут происходить намного дальше в диске

Вопрос о выходах нуклеосинтеза является более сложным. Чем массивнее черная дыра и чем выше скорость аккреции, тем в целом выше температура и плотность диска и выше скорость слияния. Но это также зависит от деталей возможных процессов охлаждения и от того, сколько материала попадет в черную дыру. Hu & Peng (2008) представляет некоторые модели аккреции на черную дыру с массой 10 солнечных частиц и предполагает, что с помощью этого механизма можно получить некоторые редкие изотопы. Черные дыры звездного размера, вероятно, очень нуждаются в очень высоких скоростях аккреции Эддингтона для достижения необходимых температур для поддержания ядерного синтеза (т. Е. Гораздо более высокие скорости аккреции, чем это возможно при сферических аккреционных потоках, противоположных радиационному давлению), в соответствии сФранкель (2016) . Такие скорости вероятны только в тех случаях, когда черные дыры разрушают бинарный спутник, а не через устойчивый аккреционный поток.

Нагревание в аккреционном диске происходит за счет трения, а трение происходит только при наличии относительного движения. Таким образом, в этом аккреционном диске много частиц движутся относительно друг друга с высокими скоростями, поэтому слияния не должно происходить, потому что для этой частицы должны собраться вместе. Даже в звезде (как и в нашем Солнце) массы звезды недостаточно для того, чтобы произвести синтез, и ей нужна помощь квантового туннелирования, поэтому мы не можем сказать, что внутри аккреционного диска имеется давление, чтобы преодолеть отталкивание ядерной силы.