从垂死恒星中诞生的中子星和黑洞
一切都始于一团气体云。是的,你没听错...是气体云!这种由氢组成的气体云通常被称为星云。这种气体云的某些区域的密度会不断增加,最终形成足够稳定的规模。在某个时刻,气团会发展到足够稳定,形成强大的引力场,从而开启恒星的第一阶段,人们称之为原恒星。引力场只会从这个阶段开始扩大,原恒星会吸收剩余的气体,进一步增加其质量,并吸收必要量的氢。在核聚变过程中,氢是使恒星剧烈燃烧的主要燃料。但是,也是在核聚变的过程中,氢原子在原恒星中心相互碰撞,一起死亡。
插图:尘埃和气体云
冲击粉碎的过程还在继续,最后产生了两个明显的现象。首先,核聚变不仅需要氢的粉碎,还需要其他高阶元素的粉碎。更进一步说,当两个氢原子融合时,它们形成氦,然后氦进一步融合,直到产生铁。另一个现象是,当比氢更高阶的元素开始聚变时,恒星的质量会不断增加。核聚变的过程只有在其核心含有有限数量的氢时才会发生。一旦氢耗尽,核心就会变得不稳定,因为它无法继续比氢重的元素的聚变过程,比如铁。核心的不稳定导致了恒星生命的终结,它会以一种华丽壮观的方式消失,又像凤凰涅槃一样再次回归。
巨星核心的坍塌导致其死亡,从而形成中子星。生命周期结束时的爆炸极其强烈,在超新星中释放出惊人的能量。中子星是城市大小的恒星,质量是太阳的1.4倍。简而言之,它们的小尺寸恰恰说明了它们异常集中的密度,所以一茶匙的中子星可能重达数十亿吨。
中子星是红巨星死亡后产生的,红巨星的质量至少是太阳的20倍。比太阳大的恒星爆炸时,其外层以超新星的形式爆炸,场面十分壮观。然而,剩下的是一个不断坍缩的致密核。事实上,强大的引力甚至使其表面的质子和电子融化成中子!这其实就是中子星这个名字的由来。诞生中子星的超新星的能量使太阳快速旋转,每秒几次,中子星每分钟可以旋转4.3万次。
如果中子星不是单独存在,而是双星系统的一部分,那么就会出现有趣的现象。双星系统是两颗恒星围绕同一个质心旋转的系统。如果第二颗恒星的质量小于太阳,它会将它的伴星的质量吸引到Lohi lobe,这是一个围绕中子星运行的气球状物质云。这个过程使得仍然完好无损的第二颗星将质量转移到中子星,并自行溶解。
这些奇形怪状的物体在恒星死亡后的灰烬中重生,仿佛在讲述另一个凤凰涅槃的故事。根据爱因斯坦的广义相对论,如果一个黑洞将从一颗垂死的恒星中诞生,它的大小至少是太阳的三倍。这颗恒星必须足够大,当它死亡时,它的引力才能压倒所有其他因素。恒星核心的物质必须完全被压成一个无限密集的小点。然而有趣的是,我们的物理学却未能突破这一点,因为我们的数学认识还在无限的概念中挣扎。
插图:黑洞中的光
如果这颗恒星的残余不被干扰,黑洞能做的事情很少,很可能会闲置。然而,如果黑洞周围有气体和尘埃粒子,它会把它们吸进去。随着气体和尘埃温度的升高,它们会产生明亮的光,围绕着黑洞旋转,就好像要流入下水道一样。黑洞将气体和尘埃吸入其中,并继续增加它们的质量。说到黑洞,真正迷人的现象发生在两个黑洞相遇的时候。它们强大的引力相互吸引,使它们越来越近。当它们最终触碰时,会撼动周围和附近的时空结构,并发出引力波。
简而言之,我们可以说,恒星死亡之后,会以中子星或者黑洞这样的引力巨兽的形式卷土重来!每次都是这样。
1.WJ百科全书
2.天文术语
3.sciabc-南溪
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