如果黑洞遇到比它的質量更大的恆星會怎樣?

城南337

黑洞本身就是由大型天體內部能量耗盡後,沒有任何已知能量可以抵擋引力壓縮,最終坍塌形成。即便是質量比黑洞大的恆星,大概也只是被不斷吞噬。



恆星也是因為質量大,但很多大質量恆星在還沒有坍塌形成黑洞前,壓力就已經使核發生聚變,而向外輻射的能量,可以抵消引力吸引聚集,平衡的結果就使得恆星能夠穩定存在一定時期。但恆星質量不斷喪失,並且恆星核聚變最終也只能到Fe,Fe之後的重元素核聚變就需要吸收大量能量,恆星引力不平衡超新星爆發、逐漸崩塌形成黑洞。


宇宙中,黑洞也是有大有小,只要質量達到叄個以上太陽,能量耗盡後就沒什麼力量能抵消引力作用,坍塌成黑洞。黑洞形成後就會開始從伴星吸收物質,形成吸積盤,釋放大量能量,這個過程中,黑洞的質量不斷增加,恆星質量卻不斷地減少。如果恆星質量比黑洞更大,它最終本身就會形成一顆黑洞,當它提前遇到黑洞,也只不過是不斷地把自身物質投入黑洞。


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這要看距離有多遠。黑洞的前身也是恆星,經過超新星爆發後才演變為黑洞。如果黑洞與恆星的距離足夠遠,黑洞就只是一個普通的天體,它與恆星之間的引力作用並沒有什麼特別之處,同樣遵循牛頓的萬有引力定律。黑洞會與恆星組成雙星系統,只是黑洞無法發光而已,它們都會環繞位於它們表面之外的共同質心運動。由於恆星的質量比黑洞更大一些,所以共同質心更為靠近恆星。恆星的質量越大,共同質心越靠近恆星表面。不過,恆星質量不可能遠超過黑洞,因為在一個雙星系統中,如果恆星的質量極大,它會比黑洞的前身恆星更早演化為黑洞,因為恆星的壽命與質量成反比。它們的可能運動方式如下圖所示:

如果黑洞與恆星的距離足夠近,黑洞對恆星外層的引力作用要強於恆星對自身外層的引力作用,這意味著恆星超越了洛希瓣,所以黑洞的引力會把恆星外層的物質吸引過來,形成環繞黑洞旋轉的吸積盤,併產生強大的X射線。目前,天文學家在銀河系中發現的恆星級黑洞都屬於這種類型,否則我們將無法探測到不會發光的黑洞。例如,距離地球1.8萬光年的天鷹座V1343就是一個由黑洞和恆星組成的雙星系統,其中恆星的物質不斷流失到黑洞周圍的吸積盤中,並在垂直於吸積盤的方向噴射出強大的X射線。

如果黑洞與恆星的距離超越了洛希極限,那麼,恆星將會被黑洞的潮汐力撕碎。恆星的碎片將會環繞黑洞形成吸積盤,並且最終都會落入黑洞中。目前,天文學家還沒有發現這樣的情況,只找到恆星被超大質量黑洞吞噬的情況。


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如果黑洞遇到比它質量更大的恆星會怎樣?

一般超新星爆發後的恆星會拋去大部分質量,初生的黑洞質量大都在3.8倍太陽質量左右,這個質量的黑洞與恆星比起來,在很多時候都沒有大小優勢!恆星不夠緻密,由於輻射壓的存在,恆星表面物質是以一種等離子體的存在;因此兩者相遇並不以質量取勝,會在兩個天體的拉格朗日點位置,恆星會通過這個點被黑洞強大引力剝離恆星物質。

具體過程如下:在雙星系統的演化過程中,我們可以將恆星與黑洞相遇看作是一個雙星系統,黑洞會通過洛希瓣將超過洛希瓣的恆星物質吸走,稱為洛希瓣溢流或洛希瓣超流( Roche-lobe overflow )。物質通過L1拉格朗日點(就是兩者引力互相抵消的點)流向黑洞,形成明亮的黑洞吸積盤,這也是我們觀測黑洞通常以X射線發現的主要原因。

因此無論兩個天體大小與質量如何,黑洞與恆星相遇,只有黑洞慢慢吞併掉恆星,在黑洞面前恆星毫無招架之力,這是您想要的答案嗎?


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