中子星和 黑洞 是從垂死的恆星中誕生的。 當一顆恆星耗盡氫並融合成氦時,它會變得不穩定並坍塌。 如果恆星足夠大,它會變成超新星,核心會變成中子星。 如果恆星再大一點,核心就會變成黑洞。
引力是每個人都認同的普遍力量,但當談到宇宙中重力領域的重量級物體時,這個頭銜由黑洞擁有,其次是中子星。 然而,宇宙中究竟是什麼造就瞭如此引力如此之大的龐然大物,在黑洞的情況下,連光都無法逃脫! 好吧,答案在於一個出人意料的不起眼的開端,我們現在就來看看。
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卑微的開始
這一切都始於一團氣體。 是的,你沒有聽錯……一團氣體! 這種主要充滿氫氣的氣體云通常被稱為星雲。 這種氣體雲在某些區域的密度會增加,直到它可以形成足夠且穩定的數量。 這種氣態物質在某個時候變得足夠穩定並發展出強大的引力場,從而導致恆星的第一階段,也稱為 原星. 引力場只會從現在開始增加,因為原恆星會吸入剩餘的氣體,進一步增加恆星的質量並吸收必要數量的氫。 在核聚變過程的驅動下,氫氣是使恆星燃燒得如此明亮的主要燃料。 然而,在核聚變過程中,氫原子在原恆星核心被撞在一起。
這個粉碎過程繼續進行並導致兩個非常明顯的現象。 首先是核聚變不僅需要將氫粉碎在一起,還需要其他高階元素。 為了進一步解釋這一點,當兩個氫原子融合時,它們會形成氦,然後進一步融合,直到達到元素鐵。 另一個現像是,隨著高於氫的更高元素開始聚變,恆星的質量不斷增加。 聚變過程只能發生在核心含有有限量的氫之前。 一旦氫耗盡,核心就會變得不穩定,因為它無法繼續進行較重元素(例如鐵)的聚變過程。 核心的不穩定導致恆星生命的終結,它會以壯觀的方式消失,然後像鳳凰一樣從灰燼中歸來。
恆星從哪裡獲取氫?
中子星
的形成 中子星 當一顆巨星的核心坍塌並導致其死亡時,就會發生這種情況。 這個生命週期結束時的爆炸非常強烈,並在所謂的超新星中釋放出驚人的能量。 中子星 是城市大小的恆星物體,其質量是太陽質量的 1.4 倍。 簡而言之,它們的小尺寸說明了它們異常密集的事實,以至於一茶匙的中子星可能重達數十億噸。
中子星的誕生髮生在紅巨星死亡之後。 紅巨星的質量至少是太陽質量的 20 倍。 當一顆比我們的太陽質量更大的恆星爆炸時,它的外層會以超新星的形式發生驚人的爆炸。 然而,留下的是一個不斷坍縮的小型緻密核心; 事實上,引力是如此之強,以至於它表面的質子和電子都熔化成了一個中子! 這實際上就是它得名中子星的原因。 產生中子星的超新星的力量使太陽快速旋轉,使其每秒旋轉數次。 中子星的自轉速度可達每分鐘 43,000 次。
如果中子星不是單獨的,而是雙星系統的一部分,就會發生有趣的事情。 雙星系統是兩顆恆星圍繞共同質心旋轉的系統。 如果第二顆恆星的質量小於我們的太陽,它會將其伴星的質量拉入所謂的羅氏瓣狀物中,這是一種圍繞中子星運行的氣球狀物質雲。 這使得仍然完好無損的副星將其質量轉移到中子星並最終走向滅亡。
黑洞
這些奇怪的物體就像另一個鳳凰故事,它們是從恆星消亡後的灰燼中誕生的。 根據愛因斯坦的一般理論 相對論, 為一個 黑洞 要誕生於一顆垂死的恆星,它的體積必須至少是我們太陽的三倍。 這顆恆星必須足夠重要,這樣在它消亡時的引力才會產生可以壓倒任何其他因素的力量。 恆星核心的物質必須被完全壓碎成一個密度無窮大的小點。 然而,有趣的是,我們的物理學在這一點之後不起作用,因為我們的數學理解與無窮大的概念鬥爭。
如果不去管這個恆星遺跡,黑洞將無所事事,幾乎無所事事。 然而,如果黑洞周圍有氣體和塵埃粒子,它們就會被吸進黑洞,隨著塵埃和氣體升溫,它們會發出明亮的光芒,在黑洞周圍旋轉,就像掉進下水道一樣。 黑洞會將這種物質融入到它的質量中,並繼續變大。 說到黑洞,真正迷人的現象發生在兩個黑洞相遇時。 強大的引力會互相吸引,讓他們靠得越來越近。 當他們接觸時,他們將能夠撼動時空結構(周圍的區域和 close 對它)本身,發出引力波。
總之,我們可以說,幾乎每一次恆星墜落,它都會以中子星或黑洞這樣的引力重擊者的形式咆哮回來!
宇宙中有多少個黑洞? 我們如何估計這個數字?