The initial stellar masses for the formation of white dwarfs, neutron stars and black holes

Geneva Observatory CH-1290 Sauverny, Switzerland

Abstract

As is well known a star may end its nuclear lifetime as a white dwarf, neutron star, black hole or may, in certain circumstances, leave no remnant at all. The main question to be addressed in this review is the following: what are the progenitors of these different final stages? After a brief review of the major physical principles governing stellar evolution, we present the different evolutionary scenarios resulting from numerical calculations. Particular attention will be paid to the effect of mass loss on theoretical determinations of the mass limits M WD and MBH which are respectively the maximum initial mass leading to the formation of a white dwarf and the minimum initial mass for the formation of a black hole. We terminate this review by the presentation of some relevant observational results. The bulk of this paper is devoted to the discussion of the evolution of single Population I stars.

Résumé

Les étoiles terminent leur évolution soit comme naines blanches, étoiles à neutrons, ou trous noirs, il peut également arriver qu'aucun résidu ne subsiste, l'étoile étant complètement détruite dans ses phases ultimes. La question à laquelle nous allons essayer de répondre dans cet article est la suivante : quels sont les progéniteurs de ces états finaux? Après un bref rappel de quelques principes importants gouvernant l'évolution stellaire, les différents scénarios évolutifs, tels qu'ils sont proposés par les modèles numériques, sont présentés. Les valeurs de la masse initiale maximale pour la formation des naines blanches ainsi que celles de la masse initiale minimale pour la formation des trous noirs sont discutées tant du point de vue théorique, qu'observationnel. La majeure partie de cet article concerne l'évolution d'étoiles simples et de composition chimique solaire.