톨만-오펜하이머-볼코프 한계

1. 개요2. 역사적인 계산 값3. 관련문서

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1. 개요

톨만-오펜하이머-볼코프 한계, 혹은 TOV 한계란 중성자별이 가질 수 있는 최대 질량을 의미한다. 이 한계 이상의 질량을 가진 중성자별이 있다면, 그 별은 스스로의 질량에 의해 축퇴압을 이겨내고 스스로 붕괴하여 블랙홀이 된다. 이때, 축퇴압이란 페르미온 [1]들을 같은 위치에 놓기 위한 필요 에너지를 말하는 것으로 자세한 설명은 찬드라세카르 한계 문서를 참고[2]. 물질의 밀도가 매우 높아지는 경우 대부분의 전자의 속력이 광속에 접근하게 되는데, 어떤 질량을 가진 물질도 광속을 초과하여 운동할 수 없기 때문에 축퇴압에는 상한이 있을 수밖에 없다.

1939년 리처드 톨먼 (Richard Chace Tolman), 로버트 오펜하이머(J. Robert Oppenheimer), 조지 볼코프(George Volkoff)가 처음 계산하여서 그들의 이름을 딴 톨만-오펜하이머-볼코프 한계라는 이름이 붙었으며, 1939년 당시에는 태양질량 이하로 계산되었으나[3] 21세기에 들어서는 대략적으로 태양의 2.5배 이상인 것으로 계산된다. 다만 중성자 축퇴 물질의 상태 방정식이 정립되지 못해 아직은 계산의 오차범위가 다소 큰 편이다. 참고로 이 셋이 동시에 논문을 발표한 것이 아니라 톨먼은 나머지 둘과는 달리 한 달 정도 일찍 발표했다.

관심이 있다면 별의 진화나 중성자별 수준으로 밀도가 높은 물체에 대한 논문들도 참고하면 좋다.

2. 역사적인 계산 값

연도	한계치	비고
1939	[math(0.7M_\odot)]	로버트 오펜하이머와 조지 볼코프[4]
1976	[math(2.89M_\odot)]	R. L. 바워스, A.M.글리슨, R.D.페디고[5]
2007, 2010	약 [math(2.5M_\odot)]	로스워그(2007)[6], 메츠거 외2인(2010)[7][8]

3. 관련문서

[1] 중성자별은 이름처럼 중성자들로 이루어져 있는데, 이 중성자들이 페르미온의 일종이다.[2] 백색왜성이 가질 수 있는 최대 질량이 찬드라세카르 한계이고, 그 이상의 질량을 가진 천체가 한 번 붕괴하면 중성자별, 한 번 더 붕괴하면 블랙홀이 되는 것이다.[3] 중성자 간에 작용하는 핵력 등의 요소를 고려하지 않고 단순하게 계산했기 때문에 현대에 알려진 값보다 훨씬 작은 값이 산출된 것인데, 핵력 및 기타 요소를 고려한 계산에서는 현대의 보편적인 추정값과 유사한 더 큰 값이 도출되고 있다.[4] FEBRUARY 15, 1939 PHYSICAL REVIEW VOLUME 55 , On Massive Neutron Cores ,J. R, OPPENHEIMER AND G. M. VOLKOFF ,Department of Physics, University of California, Berkeley, California , (Received January 3, 1939) #[5] SAO/NASA Astrophysics Data System (ADS) > Title: A higher stability limit for neutron stars Authors: Bowers, R. L., Gleeson, A. M., & Pedigo, R. D. , Astrophysical Journal, vol. 205, Apr. 1, 1976, pt. 1, p. 261-267. Bibliographic Code: 1976ApJ...205..261B#[6] Fallback accretion in the aftermath of a compact binary merger , Stephan Rosswog (School of Engineering and Science, International University Bremen, Campus Ring 1, Germany) #[7] Mon. Not. R. Astron. Soc. 402, 2771–2777 (2010) doi:10.1111/j.1365-2966.2009.16107.x The effects of r-process heating on fallback accretion in compact object mergers ,B. D. Metzger, A. Arcones, E. Quataert and G. Martinez-Pinedo #[8] DRAFT VERSION FEBRUARY 27, 2018 Preprint typeset using LATEX style emulateapj v. 12/16/11 THE BINARY NEUTRON STAR EVENT LIGO/VIRGO GW170817 A HUNDRED AND SIXTY DAYS AFTER MERGER: SYNCHROTRON EMISSION ACROSS THE ELECTROMAGNETIC SPECTRUM ,R. MARGUTTI , K. D. ALEXANDER , X. XIE , L. SIRONI , B. D. METZGER , A. KATHIRGAMARAJU , W. FONG ,P. K. BLANCHARD , E. BERGER , A. MACFADYEN , D. GIANNIOS , C. GUIDORZI , A. HAJELA , R. CHORNOCK ,P. S. COWPERTHWAITE , T. EFTEKHARI , M. NICHOLL , V. A. VILLAR , P. K. G. WILLIAMS , J. ZRAKE5 #

톨만-오펜하이머-볼코프 한계

1. 개요

2. 역사적인 계산 값

3. 관련문서

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