白矮星,中子星和黑洞,我們的太陽死後會變成什麼?

2020-12-05 極腦科學

宇宙中有很多東西都在挑戰人類想要對一切事物分類的衝動。比如說,冥王星是行星嗎?又或者發現了一個以前從未間過的動物,這是一個全新的物種還是亞種?是雌性還是雄性?是綠色,藍色還是青色?等等等等……

然而,有時候神奇的大自然會給我們幫大忙,在兩種事物中劃出準確的分割線,就比如區分白矮星,中子星和黑洞。它們可能都是已經逝去恆星的殘骸,區分它們的方式也很簡單,就是看它們如何抵抗那勢不可擋的重力。

好吧,讓我們先從恆心是如何誕生的開始:氫元素的聚變,在不足太陽8%的質量情況下,氣團沒有足夠的壓力和溫度讓氫元素聚變,恆星就無法形成,這樣的最終結果就是我們會得到一個超重版的土星或木星。按照這個線路往上,像是紅矮星,太陽(黃矮星)之類的恆星,它們就是用核聚變的能量來保持自身足夠的熱度以此來對抗重力坍縮,但是最終恆星會因為核聚變的燃料用光而步入死亡。所以我們的太陽在50億年後也會變成一顆白矮星。

當恆星死亡時,它會變成三種物理上不同的天體之一,假如恆星比較小,那麼它的核心(核的質量小於1.44個太陽質量)就會變成一個白矮星。向我們地球這麼大的白矮星其質量就差不多跟我們的太陽質量一樣。它們不是靠熱量,而是根據泡利不相容原理(又稱泡利原理、不相容原理,是微觀粒子運動的基本規律之一。它指出:在費米子組成的系統中,不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。),靠電子的斥力來抵消重力。這個效應也可以理解為基本上就是一個恆星大小的原子周圍電子填充軌道的版本,因為的宇宙的第一條基本法則就是,沒有兩個電子可以在同一時間共享相同的狀態。

如果恆星再大(中子星的前身一般是一顆質量為10-29倍太陽質量的恆星,星核大於1.44小於3個太陽質量。)一些,它的核心對於這種電子斥力來說就太重了,它們無法抵抗重力,因此恆星會進一步坍縮,直到它的直徑變成大約10千米左右,它所有的電子和質子都被融合在一起形成中子,取而代之的是中子之間的核排斥來抵抗重力。也就是中子版的泡利不相容原理,這樣就形成了中子星。

如果恆星死亡時質量很大,(或兩個中子星碰撞並融合在一起)它的核心(大於3個太陽質量)會變得無論時核斥力還是泡利不相容原理,都無法對抗重力,核心會崩潰無限坍縮——到目前為止,沒有任何力量可以對抗這種密度的物質,也就是我們所說的黑洞。

說到這裡,當恆星死亡的時候,它所變成的天體是和自身質量息息相關的。把這些天體區分開則看的是它們是由什麼組成的或是如何對抗重力的,呃,或是無法對抗。

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  • 白矮星或中子星的質量變化後會發生什麼?
    同理,當一顆中子星吸積了足夠多的質量,最後它會演化成為一個黑洞。它們的大小是如何隨著質量增加而變化的呢?我曾經還一度認為它們的大小不會改變,可如今又不確定了。所以我的問題是,當物質施加到這類恆星上時,它們的大小將如何變化?
  • 錢德拉塞卡極限和奧本海默極限為什麼是白矮星和中子星的生死線?
    恆星的死亡大致有4種歸宿,即黑矮星、白矮星、中子星、黑洞。這些就是恆星的屍骸。黑矮星是太陽質量0.5倍以下的恆星,即紅矮星死亡的歸宿。紅矮星壽命超長,短則數百億年,長的可達數萬億年。紅矮星演化末期既不會發生爆發,也不會變成紅矮星,只會慢慢熄滅。
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    白矮星和中子星的「極限」:這兩位科學家的名字,告訴了我們答案我們知道宇宙當中存在恆星和行星這兩種星球,其中恆星的質量和體積都比較大,所以內部能夠啟動熱核聚變反應,釋放出巨大的能量。而恆星的最終演化,通常都會走向三個結局:白矮星,中子星或者黑洞。那麼恆星演化成白矮星和中子星的極限,分別都是什麼呢?白矮星和中子星的質量最大又能夠有多大呢?這是個非常值得探討的問題——當然也早就有科學家對其進行研究,並且給出了我們確切的答案,而且還各自用他們的名字命名了自己的科研成果。今天小編就來和大家聊一聊,宇宙當中恆星演化形成的白矮星和中子星,質量的極限分別都是多大。
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  • 中子星碰撞會產生黑洞?
    原則上,創建恆星質量的黑洞很容易。只需等待一顆大恆星到達壽命盡頭,然後觀察其核心在自重作用下坍塌。如果核心的質量大於2-3個太陽,則它將成為黑洞。小於約2.2太陽質量,它將成為中子星。小於1.4太陽質量,它變成白矮星。
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    文/行走天涯太陽的生命終點會是什麼?是變成白矮星還是爆炸?其實可能性很多在宇宙當中,數以億萬顆恆星為計量的星球當中,太陽絕對是我們人類最為熟悉的一顆恆星了,主要原因也是因為太陽距離我們非常的近義,肉眼就能夠辨別到,再加上每天我們都能夠感受到太陽的關懷,所以人們幾乎從來就沒有想過太陽會不會有一天不會從東方升起,也不會從西邊落山了
  • 一勺白矮星,中子星或者黑洞放在地球上會怎樣?
    緻密的天體 實際上,白矮星,中子星,黑洞是宇宙中的緻密天體,質量未必比恆星大,但密度都要比普通的天體大得多。比如:中子星一勺子大概就是一立方立釐米,質量差不多就得有好幾億噸重。為什麼這些天體的密度會這麼大呢?
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    白矮星可能通過吸積變成中子星或黑洞嗎?白矮星就是危險隱患!可以的,白矮星可以通過吸積物質變為中子星。白矮星(WD,white dwarf),包含氦白矮星(He WD,成分為氦元素)、碳氧白矮星(CO WD,成分為碳、氧元素)、氧氖鎂白矮星(ONeMg WD)。
  • 白矮星和中子星的質量下限分別是多少?
    【每日科技網】  白矮星和中子星的前身都是恆星,它們的最主要區別在於質量不同。恆星的質量大小決定著最終會演化成什麼天體,白矮星和中子星是兩種可能的結局。在銀河系的一千多億顆恆星中,98%的恆星質量都是小於太陽8倍,這意味著它們最終都會演化為白矮星。
  • 太陽會變成黑洞嗎?
    太陽是一種恆星,恆星有點像有生命的個體,也會有從出生,壯年到死亡的演化歷程。恆星肯定會「死亡」,但「死亡」的狀態不一定是黑洞。至於太陽會不會變成黑洞,要從一些基本概念講起。由於角動量守恆和潮汐作用,星雲會旋轉,並且越轉越快。物質的聚集和旋轉也會使溫度快速升高,這個高溫旋轉的氣體,就是原恆星。 原恆星會演化成什麼結果,主要取決於它自身的質量。對於恆星這種超超超…超大的物體,用千克,噸等單位衡量質量就顯得非常不方便了,習慣上用我們最熟悉的恆星——太陽作為質量單位,來度量天體的質量。
  • 白矮星中子星物質已經不能用元素解釋,那麼黑洞裡面還有物質嗎?
    而黑洞的所有質量都在這個奇點裡,這樣的物質現有任何理論都無法描述。事實上,到了白矮星,物質就不是由我們認知的元素組成了。白矮星是太陽的歸宿,一般認為,0.5倍以上到8倍以下太陽質量的恆星,死亡後就會留下一個白矮星,因此白矮星是這類恆星的屍骸。
  • 太陽未來會是變成白矮星、中子星還是黑洞,太陽系會消失嗎?
    在不同階段,恆星又有其獨有的名稱,包括:分子雲、主序星(我們的太陽現在正處於主序星的中年期)、紅巨星、超巨星,末期有三種可能的冷態,分別是白矮星、中子星和黑洞。這就是恆星演化不同階段的形態。圖3 恆星演化的不同階段最初在分子雲氣體和坍縮的塵埃中誕生恆星。隨後,經過幾百萬年的時間,恆星會漸漸地達到平衡狀態,變成主序星。我們的太陽現在就是處於主序星的中年期階段。
  • 中子星碰撞是否會產生黑洞?
    原則上,創建恆星質量的黑洞很容易。只需等待一顆大恆星到達壽命盡頭,然後觀察其核心在自重作用下坍塌。如果核心的質量大於2-3個太陽,則它將成為黑洞。小於約2.2太陽質量,它將成為中子星。小於1.4太陽質量,它變成白矮星。兩顆中子星的碰撞也可能形成黑洞。如果它們合併到一個超出臨界限制的對象中,則應創建一個黑洞。但是那個限制到底是什麼?
  • 黑洞吞噬中子星會發生什麼?直徑僅22公裡的緻密中子星會解體嗎?
    因為太陽質量不夠大,所以不會變成中子星,最終的結局只能是一顆白矮星。每顆恆星都像太陽一樣發光發熱,然而它們內部的資源是有限的,所以總有一天會走向生命的終點。恆星死後不再發光發熱,根據質量的大小,最終會變成白矮星、中子星、黑洞三者之一。
  • 白矮星●中子星●夸克星●小黑洞
    太陽燃燒到燈枯油盡,最終變成鐵蛋而不是氦球。太陽表面溫度5600K,中心溫度1500萬K。太陽的平均密度為1.4克/釐米³,是地球平均密度的1/4。其表面溫度8000K,比太陽還高,能發出白光;而體積又比太陽小,所以叫白矮星。白矮星的形成:恆星晚年,氫(H)聚變反應結束以後,將在核心進行氦(He)聚變,即每3個氦核聚變成1個碳核(C),碳核再去捕獲1個氦核而形成氧核(O),並膨脹成為一顆 「紅巨星」。
  • 神奇的量子物理:白矮星與中子星的奧秘
    那麼,廣袤的宇宙,又是什麼力學統治著世界?難道也存在量子效應主導的天體現象嗎?回答是的,恆星演化終結殘留下的中心天體,諸如白矮星和中子星,它們就是量子物理控制宇宙的案例。量子效應導致的力量無處不在,然而在宏觀條件下,其波動性遠遠小於粒子特性,所以量子效應可以忽略不計。
  • 如果中子星碰撞變黑洞,地球讓黑洞吃了,人類會進入另一個空間?
    實際上,從恆星演化末期滅亡的最終走向之一來說,中子星和黑洞的形成過程具有很高的相似度,因為,兩者都會按部就班的經歷收縮、塌陷和爆炸這三個主要階段。至於恆星死亡後形成的是中子星、還是黑洞,則主要取決於恆星自身的質量。
  • 理論分析:簡述中子星和黑洞
    原先的大質量恆星內核會遺留下來,根據恆星電腦模型的推測,這部分遺留的內核大約只佔到原先恆星質量的五分之一,我們已經知道Ⅰa型超新星是由白矮星的雙星系統形成的,因此除了Ⅰa型超新星演化的狀況之外,大部分超新星會遺留下一個高密度的內核。