超新星爆炸为什么还会有残骸中子星或者黑洞形成?

挡不住的熵增


事情是这样的,超新星爆发是白洞爆炸形成的, 白洞的光子纯粹是由真物质组成,超新星爆发原子转化成真物质,释放出了E=mc^2的内能,而这些内能全部变成了动能,那么这个动能的速度是多少呢?可以计算出来:E=mc^2=1/2mc^2*2=1/2mc^2*(1.4)^2=1/2m(1.4c)^2,计算结果白洞射线爆发的速度是光速的1.4倍。注意啦!这可是一个超光速!爱因斯坦有言在先:"任何正常的物体永远以低于光速的速度运动。",爱因斯坦说错了吗?没有说错,正常的物体确实只能以低于光速的速度运动,因为常物质一旦达到光速就崩溃了,更谈不上运动,然而白洞可以幸免于难,与爱因斯坦的光子不一样,它是真物质光子,真物质内部几乎没有能量,它不存在超光速而崩溃湮灭的问题,所以它可以超光速。试想一下超新星爆发的情景,白洞里的真物质以1.4倍光速发射出去,把铁壳和巨恒星炸飞,在原来恒星中心区域会发生什么呢?将会被真物质抽成几乎绝对的真空,而且是相当巨大的真空,直径可达千亿米的球形真空,于是形成了宇宙中体积功率最大的"超级吸尘器",它的吸附力是令人恐惧的,就在超新星爆发的几乎同时,这个宇宙超级吸尘器"呼"的一下把四周来不及逃跑的恒星物质,又直接了当迅速地的吸了回去,结果在超新星爆发的中心位置上留下了一个相对较小的恒星遗骸。由于遗骸中物质皆是恒星核心部分的物质,能量最高,黑洞成份最多,且收回了超新星爆发的新生的顶级能量,所以它一出现,便具有极强的旋转能力(0.033秒转一圈),超强的辐射能力,强大的磁场和一个相当大的黑洞,大大超过了母体恒星的活动能力,这些遗骸分别叫什么名字呢?它们的名字就叫做白矮星,中子星,脉冲星和磁星,这四星的能力虽然很强,寿命却很短,一般为几亿年,因为它们是恒星陨灭后的遗迹。这就是残骸中子星+黑洞形成的原因。


无为而治68814940


超新星爆炸的残骸是一个中子星或者黑洞,是由于大质量恒星生成和死亡机制导致的必然结果。

一般来说,太阳质量左右的恒星,死亡时不会发生爆炸,只会变成一个红巨星,中间收缩为一个白矮星。只有当质量大于太阳的8倍时,才会发生超新星大爆炸,中间收缩成一个中子星;质量大于太阳29倍时,超新星大爆炸后,中间就会收缩成一个黑洞。

之所以会这样,是因为所有恒星的生成和死亡机制都差不多:内部收缩,外围膨胀或爆炸。

所有的恒星都是起源于一坨巨大的分子云,分子云的主要成分为氢和氦。

这些巨大的分子云本身的引力就会导致聚集和收缩,如果遇到天体事件,比如超新星爆发或者大质量天体碰撞这样的引力波扰动,就会加快这个进程。

分子云收缩的进程会越来越快,越紧密就越呈指数级的向核心坍缩,中心温度和压力就会越来越高,当到达一定临界值时,就引发了氢的核聚变,一个恒星胚就诞生了。

核聚变巨大的膨胀张力,抵消了恒星的向内压缩力,取得了某种平衡,这就进入了恒星的稳定期,科学术语叫做“主序星”期。恒星的主序星期时间是最长的,一般占恒星寿命的90%时间。

恒星有个特点,质量越大的恒星寿命越短,质量越小的恒星寿命越长。

这是因为质量越大的恒星收缩的压力(也就是引力压力)越大,就会促使核心的原子核更快的挤压到一起,加快核聚变的速率,从而加快中心能量的消耗,只有这样才能产生更大的核聚变膨胀张力,抵消巨大的引力压力,取得平衡,维持恒星的主序星状态。

反之,较小质量的恒星中心核聚变的速率就会慢一些,越小的越慢,能量消耗就越慢,所以寿命就会越长。

已知质量最大的恒星比如r136a1星,是太阳质量的265倍,它的寿命只有300万年,现在已经170万,还有约130万会寿终正寝,它的归宿肯定是一个黑洞。

像太阳这样的黄矮星的寿命则有100亿年,我们太阳现在年龄50亿岁,还有50亿年的主序星寿命;比太阳小的红矮星寿命却长很多,根据它们的大小,寿命可以从几百亿年到几万亿年。由于其超长的寿命,人类还没有观测到宇宙中有红矮星死亡的残骸。

宇宙中最小恒星质量约为0.08个太阳质量,小于这个质量的星体中心压力和温度无法点燃核聚变,所以成不了恒星。


恒星的核聚变所消耗的氢元素并不是整个恒星的元素,而只是集中在核心区那么一小块。

比如太阳的核聚变反应区只是在太阳中心到0.25半径区域,也就是说只占太阳半径的四分之一,体积的64分之一。这里的氢烧完了,供不应求了,核聚变就会停止,这颗恒星的寿命就快走到头了。

我们根据上面所说的主序星维系的条件,就可以想象这个时候会发生什么状况。

恒星中心停止了核聚变后,没有了巨大的膨胀力来抵消引力压力,平衡就被打破了,恒星憋了亿万年的收缩坍缩重新开始占据主导地位。超强超快速度的坍缩,导致了外部结构失衡。就会发生内部收缩外为膨胀的状态,大小恒星莫不如此。


但质量不同的恒星结局却不会一样,太阳会成为致密的一个白矮星。

像太阳这样质量的恒星,中心的氢核聚变停止后,向内收缩的压力会将中心密度增大而升温,引发氦核聚变为碳的反应。但仅此而已,没有了更大压力引发碳核聚变,核聚变就结束了。由于中心密度加大,引力源半径减小,无法拉住膨胀的外围气体,太阳就会变成一个红巨星,外围气体终究会渐渐飘散到太空,成为新的次生分子云,而露出中心那个已经缩小致密的白矮星。

所以太阳最终的归宿是一个只有地球大小的白矮星,但其质量却是地球的十几万倍,因此其上的物质是电子简并态,非常致密,一小匙就会有1~10吨重。

大质量恒星却不是如此,这是因为它由于质量的巨大,向内压力会更大。当氢核聚变完成后,巨大的压力除了引发碳核聚变,还会一路演化下去,生成比碳更重的元素,一直到第26号元素-铁。

氢元素可以通过核聚变生成较重元素,很重的元素可以通过核裂变生成更轻的元素,在这些反应中释放出能量。

而铁却是一个比较尴尬的元素,它既不能通过聚变也不能通过裂变释放能量,要使铁聚变释放出能量,需要消耗更多的能量,而恒星是不可能有更多的能量用在铁的消耗上。

所以大质量恒星中心一旦生成了铁,就会集中在核心越积越多。当铁的积聚到达一定的临界点,外围的能量已经不足以维系核聚变反应所需温度和密度了,恒星的核聚变反应就停止了。

这时中心这个铁核的强大引力,就会使恒星中间的高温高压物质向中心急速坍缩,速度甚至可以接近光速,悲剧就发生了。

铁核无法消受这些巨大的冲击力,铁心也无法被压缩,像一堵坚硬的墙挡住了这些接近光速冲击过来的物质,并把它们反弹回去,剧烈的内爆就发生了,一个惊世骇俗的超新星就爆发了。

大质量恒星这种向心巨大的撞击力,能使铁心表层继续发生聚变反应,生成一系列比铁重的元素,比如金、银、铜、铅、汞、钨、铀等,并随着爆炸物质散播在宇宙空间。

宇宙中的重元素就是这样生成的。

这些物质伴随着飘散的气体成为新的宇宙次生星云,等待着下一颗恒星的形成。我们太阳系就是这种星云生成的,否则就不会有这么多的重金属出现,我们地球上的金银等重金属就是这么来的。

超新星大爆炸的同时,中心那一团致密的核心依然会加速的坍缩,最终达到中子简并态,就是巨大的压力把原子挤破了,而且把原子核也挤破了,电子和质子揉搓到了一起中和成中子,整个星球变成一个中子组成的星球。

一个大质量恒星发生超新星大爆炸最后会形成一个中子星还是黑洞,要看这个核心残留下来的质量有多少。

一般残留质量在1.44倍~2倍太阳质量时,就会坍缩成一个中子星;而超过2~3倍太阳质量时,中子简并压力无法支撑更为巨大的收缩压,这个星体就会继续坍缩下去,直至坍缩至小于这个天体的史瓦西半径,形成所有物质无限的向中心坠落的趋势,最终成为一个无限小没有体积的奇点,这就是黑洞。

这是一个人类尚无法探知其内部奥秘的玩意,因为奇点已经不是我们这个时空的东西了。人类只能通过探测其史瓦西半径感知它的存在,并测算出它的质量。

所以,大质量恒星在发生超新星大爆炸时只会抛弃大部分自身物质,而有一小部分向中心收缩。

是收缩形成一个中子星还是一个黑洞,取决于中心收缩残留物质的质量大小。

根据天文学家的长期观测研究,大于7倍太阳质量的恒星死亡一般会形成一个中子星,大于29倍太阳质量的恒星死亡一般会形成一个黑洞。

但最终还要取决于超新星爆炸后中心残留的质量大小,所以并不是绝对的。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


图:超新星爆发(左下角)


在大质量恒星演化到末期时,其内部的核聚变反应进行到铁时,由于铁的核聚变反应吸收的能量大于其释放的能量,所以其核心开始极速冷却。释放出的辐射压不足以抵挡巨大质量形成的引力的压力。恒星外部物质向核心处极速收缩,并在核心处撞在一起。巨大的撞击力带来的能量使铁以后的核聚变反应得以进行,并释放出巨大的能量。这就是超新星爆发。

这时,恒星爆发的亮度甚至超过了一个星系的亮度,这种爆发会持续数周到几个月的时间。

由于爆发和地球上的爆炸不是一回事:爆炸是从最里层开始向外释放能量的,所以什么都不会剩下来。而超新星爆发是恒星外层物质在引力作用下发生的引力坍缩,所以恒星核心会引力作用和撞击力作用下更进一步的收缩。只有外层物质会在爆发后释放的能量作用下飞散开去,其扩散速度甚至能达到光速的百分之十。并形成一个由膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构,这被称作超新星遗迹。

图:蟹状星云

蟹状星云就是超新星爆发后形成的一个脉冲风星云。这个星云非常的年轻,形成于1504年,在宋史中都有记载。

超新星爆发后剩余的恒星核心如果其质量大于3.2倍太阳质量,就会形成一个黑洞。如果小于这个质量,就会形成一个中子星。

图:超新星爆发遗迹

超新星爆发并不只有恒星演化到末期才能形成,Ia超新星爆发可能是白矮星从其伴星吸取了足够的物质或者两颗白矮星碰撞点燃其碳核(压力足够点燃碳的核聚变)造成的。


讲科学堂


因为这种爆炸并非标准式爆炸,而是超大质量星系和相对小质量的黑洞擦边高速相撞形成的爆炸(外部因素引起)而标准式爆炸是若干个黑洞合并(但不可能把宇宙里所有的物体全部吸食为一体)由于黑洞内部物质在极度压缩达到一个临界点的内部原因而产生的爆炸,比喻宇宙奇点大爆炸。


我是笨笨猴


首先要了解为什么会爆炸,因为当聚变到铁时开始吸收能量聚变无法抗衡引力恒星剧烈收缩高速旋转,压缩后巨大的能量释放就是超新星爆发。中心压缩的结果就是中子星,当中子星质量大于太阳质量的三倍,就没有任何方式抗衡引力了就成为了黑洞


nt01


不产生黑洞,只有质量特别大的才会形成黑洞,留下的是致密的核心。


平常人246089341


当超新星的组成物质还有些主斥力的时候就爆炸了,那么它的爆炸残骸就会形成中子星。当超新星的组成物质已经不主斥力的时候爆炸了,那么它的爆炸残骸就会形成黑洞。


分享到:


相關文章: