恆星形成的黑洞質量更小,那為啥引力會更強呢?

如果一個黑洞是一顆非常大的恆星核心坍縮後的殘餘，那麼死亡恆星的引力是如何增加而產生黑洞的呢？也就是說恆星生前的質量肯定大於黑洞，因為黑洞是由恆星形成的，但光可以逃離恆星的引力，但黑洞形成以後，光就無法逃脫黑洞。這聽起來確實像一個悖論，那麼是恆星死亡時，質量以某種方式增加了嗎？

恆星到黑洞，其質量是如何損失的？

上圖是對IC10X-1雙星系統的描繪，黑洞位於左上方，而其伴星位於右側。這兩個物體每34.4小時繞共同的質心旋轉一次。黑洞的伴星是一顆沃爾夫—拉葉星。這種恆星高度演化，在其生命末期註定會經歷超新星爆發。這顆伴星的外層正在被強大的恆星風剝離，而黑洞的強大引力捕獲了其中的一些氣體。

標準的黑洞實際上是一顆非常大的坍縮恆星的殘骸，其質量是太陽的5-20倍。自然形成的黑洞，在超新星爆炸後產生的黑洞質量實際上比以前的恆星質量要小得多。

哈勃太空望遠鏡在1995年2月拍攝了這幅圖像。這個優美的弧形結構實際上是一個直徑約半光年的弓形激波，是由恆星L.L. Orionis的恆星風與獵戶座星雲氣體碰撞產生的。

恆星形成黑洞以後和原恆星之間的質量差異，是在超新星爆發前發生的，大部分恆星死亡時都要經歷紅巨星階段，當然除過那些質量更小的紅矮星，在紅巨星階段恆星的質量通常會下降相當一部分，紅巨星一般會比原恆星大數十倍，所以紅巨星只會對大氣層的外層有一個鬆散的引力控制，因此大部分的物質就很容易被恆星的恆星風推離恆星，發生逃逸。

我們的太陽也有恆星風，這也是火星大氣仍在向太空流失的原因之一，這也是地球磁場存在的最大作用；我們都知道磁場可以通過洛倫茲力偏轉帶電粒子，是地球免受來自太陽高能粒子的轟擊，這也是地球兩極極光產生的原因。然而，與紅巨星相比，太陽的恆星風攜帶的粒子要少得多，所以太陽的質量通過恆星風的損失要比紅巨星小得多。

一顆恆星在成為紅巨星的時候先損失掉其中的部分質量，但超新星爆炸這個高能事件本身也值得考慮。恆星在死亡時內部留下的所有物質會向外爆炸，速度快、溫度高，足以射入幾光年外的星際介質中，並產生x射線。只有恆星的核心可以被壓縮到黑洞中。

這張超新星遺蹟的合成圖像結合了紅外線和x射線的觀測結果。爆炸留下了熾熱的碎片雲（綠色和黃色）。爆炸的外部衝擊波的位置可以被看作是一個由超高能量電子組成的藍色球體。在噴射出的物質中，經過加熱的塵埃發出24微米（紅色）的紅外波長輻射。圖片中的前景和背景星星是白色的。

質量更大的黑洞引力為什麼沒有黑洞強？

事實上，恆星的質量只是部分地轉化成了黑洞，因此一顆恆星的質量要比其形成的黑洞大的多。那為什麼恆星在其生命周期中沒有塌縮成黑洞呢？一個質量大得多的恆星（光可以從其中逃逸出來）的引力，會比一個由恆星的一小部分組成的黑洞（光不能從黑洞逃逸出來）的引力小得多嗎？

恆星在其生命中沒有塌縮，肯定是有某種力量在對抗著引力，這種力量並不是原子之間的簡併力量，而是核聚變產生的輻射壓力，引力和輻射壓力的互相對抗調節著恆星的大小和聚變速度。在恆星死亡時，核心停止核聚變，就沒有任何力量能阻止引力的塌縮，恆星核心塌縮釋放的巨大勢能，就產生了巨大的能量形成超新星爆炸，而核心一路會塌縮成一顆黑洞。

在空間的任何一點上，一個質量大物體對一個質量小物體的引力只取決於這個大物體的質量，這個小物體的質量，以及兩個物體中心的距離。因此，按照這個邏輯，如果你是一個宇宙巫師，可以用一個質量相等的黑洞代替太陽，太陽系中其他行星的參數都沒有改變。也就是說，這些行星沒有改變它們的質量，也沒有改變它們與太陽曾經所在的太陽系中心的距離，如果太陽和黑洞的質量相同，那麼整個系統在引力上是相同的。

顯然，在這種情況下，黑洞和太陽之間存在一些細節上的差異，但從引力的角度來說，只有當我們開始非常接近黑洞時，才會出現差異。在太陽表面，也就是光線從恆星逃逸並流向宇宙其他部分的地方，光線距離太陽中心還有69.6萬公裡。而另一方面，黑洞是一個密度大得多的物體，所以任何物體可以離黑洞的中心更近一些，但仍然有整個黑洞的質量需要抵抗。正是這種密度決定了光是否能夠發生逃逸。

我們必須到達距離太陽中心2.95公裡以內的地方，才能穿過視界面，那裡的光線將無法逃逸。在這個範圍內，從邊緣到邊緣的距離為5.9公裡，在這個範圍內是太陽的全部質量，被壓縮非常小的空間，而不是69.6萬公裡的空間。

這和超新星爆炸後產生的黑洞是一樣的；黑洞的質量沒有增加，也沒有擴大它的引力範圍，黑洞只是密度大得多，所以光可以更接近黑洞的中心，同時仍然被黑洞的全部質量拉著。正是這種近距離和質量集中的結合，產生了我們所認為的黑洞的引力極限！