當超大質量中子星遇到黑洞結果如何?

秋天落葉卍


你這個問題問得有點想當然了。

一般懂天文學或者物理學的人都知道,只有所謂的超大質量黑洞,從來沒有“超大質量的中子星”。因此,你可能對中子星還不是太瞭解。

中子星的質量都不是太大,也不能太小。大概就是2到3個太陽質量。因此,不存在超大質量的中子星——因為如果中子星的質量太大,它就變成黑洞了。為什麼?因為中子星的中子是費米子,這些費米子之間有泡利不相容原理產生的簡併壓強。而這個簡併壓強要與萬有引力相互平衡,平衡點就在2到3個太陽質量。如果質量太大,簡併壓強就抵抗不了引力的壓迫,整個中子星就會變成黑洞。具體這個事情是誰研究出來的?這是美國的原子彈之父奧本海默在年輕的時候研究出來的。具體的計算細節說實話我也不太會,但道理是不會錯的。所以,壓根就不存在超大質量的中子星。這就好像我們人類,不可能長得像鯨魚那麼大。

中子星遇見黑洞,當然是相互繞轉,然後輻射出引力波。關於引力波的振幅與頻率,你可以參考張軒中在湖北科技出版社出版的《相對論與引力波》科普書。


瀟軒


很遺憾,宇宙中並沒有超大質量的中子星,只有超大質量黑洞。

今年6月25日,德國法蘭克福大學理論物理研究所的科學家在《物理評論快報》上發表了一篇論文,精確定義了中子星的尺寸和質量。科學家們通過分析中子星合併產生的引力波,開發了一種新技術來準確估測中子星的大小,在比較了20億個中子星的理論模型後,他們得出了迄今為止中子星最準確的尺寸——半徑不小於12公里,不大於13.5公里。

既然中子星的大小已經確定,那麼其質量也就而可以精確確定了,我還沒有看到這方面的數據,所以也不能給出這個準確值的範圍是多大,但肯定是在3個太陽質量以下。

既然中子星質量不超過3個太陽,那麼就不存在所謂的超大質量中子星了。但中子星遇到黑洞就會會發生什麼,科學家們倒是已經有了一些研究。目前用引力波探測到的兩個中子星合併,拒信已生成了一個黑洞,損失了0.5個太陽質量,噴出了相當於300個地球質量的黃金。

那麼中子星和黑洞相遇,我覺得理論上也會讓黑洞變得更大,並拋出黃金、鉑金等物質。但這種現象目前科學家們暫時還沒有探測到,希望不久的將來我們能看到這樣的盛況,當然我們不必擔心地球上黃金價格暴跌,畢竟在可以想見的將來,誰也沒辦法去把這些黃金取回來。


徐德文


樓主問題確實有些不妥,中子星不存在超大質量的,普遍中子星的質量是兩到三個太陽質量。

質量再小的是不足以形成中子星的,再大就會形成黑洞,錢德拉塞卡極限(1.44倍太陽質量)和奧本海默極限(3.14倍太陽質量)之間的質量就是中子星能穩定存在的質量。

下面直接討論當中子星遇上黑洞的問題

奧本海默極限是形成黑洞的下限,所以一般不存在黑洞質量小於中子星質量的。

為什麼說一般呢,這是由霍金輻射給出的——只要演化時間足夠,大質量黑洞都會最終蒸發殆盡,但這是很慢的,所以現在137億年的宇宙還不足以蒸出質量小於3個太陽的黑洞的。

現代的觀測也佐證這一點,至少現在,人類發現的最小黑洞也是三倍多太陽質量(接近形成中子星的奧本海默極限)

這裡說明一點——錢德拉塞卡極限和奧本海默極限都是指恆星演化成白矮星和中子星最後一刻之前的質量。


這個很重要,所以不是很多人想的質量大於3.14倍太陽質量的恆星都能演化出黑洞,因為在此之前,它會拋出大部分的質量。

一般演化出黑洞的恆星在質量沒有大規模虧損(沒有超新星爆發),質量至少20倍太陽質量,中子星的話至少8倍太陽質量。

所以,我們的問題很直白了,這是一個大質量天體和小質量天體的較量。

時空讓物質如何運動,物質教時空如何彎曲

這是愛因斯坦廣義相對論最簡單的說法,所以中子星遇到黑洞,首先是互相環繞,以引力波的形式耗散軌道能量,最終碰撞。

樓主最想知道的應該是這個碰撞過程如何如何吧,這不好回答,至少我們沒觀測到這類天體災變。

但也可以想象一些,首先這是一個硬碰軟的過程,所以場面不會像兩顆中子星那樣劇烈。

但是,質量大的黑洞彎曲的時空也一樣能撕碎扭曲硬邦邦的中子星,最終中子星也終將難逃被吞噬的命運,只不過這個過程可能吞噬地很暴力,不像黑洞吞噬密度小的多恆星那樣相對溫和的。



通俗科普


這個很正常,宇宙間碰撞超多,尤其是早期宇宙,大量的結合,爆炸,湮滅,重生,進化等等,也是宇宙生命中最重要的過程。相對宇宙演變,是另外一種形式的生命值。當激烈的星球物理活動證明星球會演變和發展,形成星球物理生命。當遭遇碰撞融合,激發新形態產生,宇宙生命進行新轉變或昇華或結合。我們所發現的所謂暗物質,其中就有星球湮滅的殘魂。如果人是有魂魄的話,星球也有。這樣才能解釋超緯度的可能。

在不同形式的碰撞中正常宇宙遵循質量大的主動影響質量小的。溫度高的影響溫度低的。質量速度大的改變質量速度小的等等沒有特別特殊的現象,要不就是假象。


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