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超大质量恒星:能否吞噬黑洞?

时间:2024-03-27 16:47:33

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超大质量恒星:能否吞噬黑洞?

比黑洞质量大很多的恒星是否能够吞噬黑洞,一直是天文学家们感兴趣的问题。在黑洞和恒星的对撞中,通常认为黑洞会吞噬恒星。然而,当恒星质量远远超过黑洞时,情况可能会有所不同。理论上,如果有一个质量巨大的恒星与黑洞接近,其引力可能会对黑洞产生重大影响。这种互相影响的结果可能是黑洞被破坏,或者恒星被黑洞吞噬。然而,由于这种情况在自然界中尚未观测到,对于这个问题,科学家们仍在持续研究和讨论中。

再大的恒星都吞不了黑洞,反而越大的恒星越容易被临近的天体给偷走物质,这是什么原因呢?

一、为什么越大的恒星越脆弱?

在大家的印象中,大的另一个含义也就意味着强壮,要不然就不会有以大欺小这种说法了!但在恒星界却是另一个概念,因为恒星的大是有原因的,一种是本身体积庞大,而另一种则是因为恒星的不同演化阶段所导致,我们先来说说恒星演化所导致的红巨星!

1、红巨星

红巨星是从黄矮星开始到40倍太阳质量以下恒星特有的一个演化阶段,它是一颗恒星演化到末期一个极度不稳的燃烧阶段!质量在小于2.5倍太阳质量以内的恒星,辐射层的存在使得氦元素堆积在核心,当氢元素消耗殆尽后失去辐射压支撑的外壳将会发生坍缩,将会突然达到氦点燃聚变的温度,一分钟之内堆积在辐射层内的氦元素即聚变成碳元素,并产生大量的能量向外壳传递,出现所谓的“氦闪”!而外部气壳也在一次次氦闪中逐渐脱离恒星成为行星状星云!

质量在9-40倍之间的恒星在内核氢元素耗尽后则会继续燃烧外围氢元素,而内核氦元素则会收缩达到聚变温度,从而产生更大的能量,导致外壳极度膨胀,表面温度则继续下降而偏红,这就是红巨星的来历!

迄今为止发现体积最大的红巨星是盾牌座UY,假如将它放到太阳系,它的直径达到了土星轨道附近!但它的总质量只达到了太阳的7-10倍!

2、超过爱丁顿极限的恒星

在这里应该简单了解下爱丁顿极限,恒星的一辈子都是辐射压和引力平衡的结果,无论是红矮星还是黄矮星或另一个发展阶段的红巨星,只有一点不一样,哪个略占上风,小质量恒星比如黄矮星,初期辐射压对抗引力坍缩,恒星维持正常发光,但后期氦元素燃烧辐射压剧增,将会导致恒星出现膨胀,这就是红巨星的来历!

但有一种恒星,诞生后辐射压与引力就几乎处在了临界状态,剧烈的恒星风使得大量的恒星物质逃离了恒星,因为恒星的引力已经无法束缚住恒星咆哮的核心!这种就是处在了爱丁顿极限的恒星,质量大约是太阳的150倍!

二、能吞噬恒星不止是黑洞,还有白矮星、中子星!

Ia型超新星爆发就是我们要聊的话题,因为这样的恒星天文学家非常感兴趣!它是一颗白矮星和恒星或者红巨星的组合,大部分是与红巨星的组合,因为膨胀后的恒星物质刚好落入了白矮星的洛希瓣,它将大量吞噬恒星物质!

白矮星有一个特性,它是内核质量低于1.44倍太阳质量的恒星坍缩而成,因为质量不够它只能坍缩成电子简并态物质组成的天体,称为白矮星,它恒星终极命运中最后还保留物质特性的天体,比如碳氧白矮星!它的这个特性非常奇妙,即:吞噬伴星物质后超过1.44倍太阳时即发生Ia型超新星爆发,因为爆发时质量非常恒定,爆发的光度一致,因此天文学家经常用它作为标准烛光,因为我们已经知道Ia型超新星爆发时的能量级别,那么只要测算光度即可知道目标星系与我们之间的距离!

当两个天体接近时候,两个天体的临界等位面会在他们之间的拉格朗日点交会,在两个天体间形成一个8字形的瓣形状,当恒星物质超越了恒星的洛希瓣,扩展到了洛希瓣外时,它将被另一颗致密天体所吸引而通过拉格朗日点落入另一颗天体!

上述式中,r1为天体的洛希瓣,M1和M2分别为大天体和小天体的质量,A为两个天体之间的距离。我们会发现,致密天体总是在这个拉锯战中占优势,比如白矮星和红巨星在相互接近的过程中,白矮星的洛希瓣始终会在其周围,而红巨星的则因为密度极低,因此它的洛希瓣会逐渐缩小到恒星内部,此时两者之间的恒星物质交换即刻发生,只是白矮星属于接收方,恒星则慢慢被白矮星所吞噬!

恒星在面对致密天体的小弟弟-白矮星时已经束手无策(但只要恒星够大,白矮星将会超过1.44倍太阳质量时自爆,比如第谷超新星,恒星最后存活),那么在面对更进一步的中子星时根本无招架之力,最后与致密天体的祖师爷黑洞对决时直接就弃械投降了!但这并不是黑洞想要的,因为黑洞真正的目的是将恒星彻底吞噬!

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显示评论内容(3)
  1. 繁白的渲染2024-04-08 15:12繁白的渲染[国外网友]115.218.49.179
    3.我不太懂天文学但是我觉得这个问题挺有意思恒星和黑洞间互动定超级复杂!
    顶5踩0
  2. 浅墨2024-04-04 15:44浅墨[上海市网友]122.204.154.121
    2.这让我想起了科幻电影里情节如果恒星真能吞噬黑洞那简直就是超级厉害存在!
    顶16踩0
  3. 卢永报2024-03-31 16:15卢永报[重庆市网友]202.14.118.247
    1.这个问题真是太有意思了我觉得超大质量恒星应该有可能吞噬黑洞不宇宙太无趣了吧!
    顶1踩0
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