中子星與黑洞之間的相遇——黑洞更有可能吞噬整個中子星

2020-12-04 山川異域合作共贏

中子星是大質量恆星的坍塌核心,它們緊緊地壓縮物質,原子分裂而幾乎所有東西都轉變成中子。結果,大約1個太陽的質量被擠入了這些半個濰坊大小的物體中。這件事的大部分都是中子形式,但一些理論認為,在中子星內部深處,中子本身會解離,留下一堆夸克和輕子湯。

沒有辦法注視中子星。但是它們的大小背離了它們的核心-中子星越小,它壓縮內部的空間就越大。通過將測量工具對準中子星,科學家可以探測其性質。

最新一項研究中,科學家研究了中子星合併產生的時空波動。將這些引力波觀測與核理論相結合,科學家們估計典型的中子星將跨越約22公裡。

這是從引力波獲得的最精確的測量值,對將來的觀測具有重要意義。

當中子星碰撞

雷射幹涉儀引力波天文臺探測器於2017年8月17日目睹了兩個中子星碰撞發出的時空漣漪,雙中子星併合產生的引力波,這是天文學家第一次看到來自同一物體的光波和引力波資源。

引力波信號顯示中子星向內旋轉並合併成一個物體,而電磁波譜中釋放的光則顯示出後效應-一種爆炸,稱為「 新星爆炸」 ,距1.3億光年可見。在爆炸的中心,觀察結果表明,形成了一個短暫的「超大質量」中子星,然後中子星坍塌成黑洞。

為了了解發生碰撞的中子星的性質,卡帕諾和他的同事運用數學方法描述了中子星物質的性質,即狀態方程。經過引力波和電磁觀測的摺疊,該方程式得出了典型中子星的大小:跨度在20.8至23.8公裡之間。這個估計是以前結果的兩倍。

就像分析2017年8月17日目睹了兩個中子星碰撞的其他結果中看到的一樣,引力波天文學已經開始有意義地限制中子星物質的可能性範圍,這表明中子星處於緊湊的一面。

更緊湊的中子星可能意味著更多的奇異內部。但是Read警告說,它並不是那麼簡單。甚至更大的尺寸也可以容納夸克湯芯,而較小的尺寸仍可能「無聊」大多數中子物體。

目前沒有足夠的數據來確定性地說明核心發生了什麼。

更多的引力波事件將有所幫助,國際空間站上的中子星內部成分探測器儀器正在進行的觀測也將有所幫助。即將進行的物理實驗還將在更好地了解核理論方面發揮作用。

當中子星遭遇到黑洞時

同時,中子星的緊實性質對引力波觀測中子星與黑洞之間的相遇具有直接的意義。較小更緊密堆積的中子星在將黑洞拉入之前更難以撕裂,因此黑洞更有可能吞噬整個中子星。

這意味著,如果黑洞和中子星發生碰撞,我們就不會期望有任何發光的對應物-天文學家將不得不僅依靠重力波信號。卡帕諾解釋說,只有當黑洞非常小或快速旋轉時,才會產生任何光。

科學家指出,這一事件向他們提供了衡量宇宙膨脹速度的新方法。

這一發現證實了鉑、金、鈾等富含中子的重元素,來自中子星碰撞的猜想。它還證實了愛因斯坦一個世紀前的預言:引力波以光速傳播。當然,還有更多問題沒有得到解釋,科學家希望能探測到更多天體合併事件,以更好地理解一些讓他們感到驚訝的發現。

對中子星的了解仍在不斷發展。

相關焦點

  • 黑洞吞噬光、恆星、中子星,黑洞中心是什麼?
    黑洞吞噬恆星宇宙中有無數的星系,黑洞吞噬恆星的事件時有發生,只是從前人類很難觀察到完整過程。隨著人類技術的進步,這類事件經常被發現。例如,2015年末,學術期刊《科學》(Science)報導,美國俄亥俄州立大學的天文學家觀察到了由一個距太陽系約3億光年的超級黑洞吞噬恆星的整個過程,這個黑洞大約是太陽質量的1億倍。
  • 中子星遇上黑洞會發生什麼事情
    在浩瀚的宇宙中,黑洞是最令人生畏的天體,人們已經發現的疑似黑洞數以萬計。另一個神秘的天體就是中子星,一小勺中子星就重達數億噸,令人匪夷所思,目前人們發現的中子星也已近萬顆。於是我們就很好奇,如果他們兩個相遇會如何呢?
  • 外媒:科學家首次探測到黑洞吞噬中子星
    參考消息網8月21日報導外媒稱,一個國際科學家團隊表示,他們在引力波的幫助下首次探測到了吞噬中子星的黑洞。據埃菲社8月19日報導,作為該發現參與方之一的澳大利亞國立大學19日發布公告說,中子星和黑洞都是死亡恆星的超高密度殘骸。
  • 不同類型的中子星具有怎樣的特性,吞噬中子星的黑洞能被觀察到?
    科學家們認為,吸收中子星的各種行為,都與物質落入中子星的細節之間有密切的關聯。被稱為磁星的中子星和一般中子星有所不同,它的磁場會比地球磁場強千萬億倍以上,而這樣強大的磁場就形成於巨型恆星的核心坍塌後、形成快速旋轉的中子星之時,並伴隨著強烈的X射線爆發,科學家們將其稱為X射線閃光。
  • 當超大質量中子星遇到黑洞結果如何?
    中子星遇到黑洞究竟會發生什麼,科學家們倒是已經有了一些研究。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。之前在菜葉網上看過相關的資料,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。理論上也會讓黑洞變得更大,並拋出黃金、鉑金等鐵以後的物質。
  • 中子星是除黑洞外密度最大的星體黑洞吞噬要消耗巨大能量
    在宇宙空間中存在一種恐怖的天體——黑洞。黑洞的引力非常大,周圍所有物體都被它吞噬,連光都無法從它的視界逃脫,作為一個密度無限大的時空曲率無限高的天體,它的存在對很多星體而言是個威脅,但是他並非沒有對手。他一樣有自己害怕的天體存在,這個就是中子星。
  • 引力波發現未知天體,可能是介於中子星和黑洞之間的夸克星
    之所以稱它為神秘天體,是因為該天體的質量為2.6倍太陽,而中子星的質量上限為2.5倍太陽,最輕的黑洞質量也是太陽的5倍。而且,由於此次事件的距離遙遠,大約為8億光年,因此科學家沒有探測到來自該事件的光。許多專家表示,該神秘天體打破了我們對宇宙的認識,它有可能是我們見過的最重的中子星,也有可能是最輕的黑洞。
  • 介於白矮星和黑洞之間的星體:中子星
    中子星是除黑洞外密度最大的星體(根據最新的假說,在中子星和黑洞之間加入一種理論上的星體:夸克星),同黑洞一樣是20世紀激動人心的重大發現,為人類探索自然開闢了新的領域,而且對現代物理學的發展產生了深遠影響,成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。
  • 知道白矮星、中子星和黑洞是怎麼形成的嗎?
    黑洞是大家都知道的一個很恐怖的天體,雖然黑洞的體積很小,它的直徑只有幾千米,但是引力非常大,它可以吸走靠近它的一切天體。甚至連光都不能逃脫,它漆黑無比,就連周圍的光芒也被掩蓋。我們完全不能去看清黑洞,更不了解黑洞上的任何情況。
  • 在中子星與黑洞之間,有一顆夸克星正在蠢蠢欲動
    ,當太陽內部的氫原料完全燃燒殆盡,熱核反應開始由氫元素向鐵元素轉變時,太陽會發生超新星爆炸,最後變成一個白矮星,可能有些讀者會問:既然白矮星、中子星、黑洞的本體都是恆星,為何太陽最終只變成了白矮星,沒有變成中子星或者黑洞呢?
  • 矮白星,中子星,黑洞他們之間存在著什麼樣的聯繫?
    1939年,羅伯特奧本海默和喬治沃爾科夫建立了中子的狀態方程,共同產生了中子星的質量極限,即託曼奧本海的默沃爾科夫TOV極限。TOV極限值的計算過程非常複雜,很難得到準確的值。最初的估計將中子質量限制在1.5到3.0太陽質量之間。後來的估計使極限接近2個太陽質量,而引力波觀測數據結合中子星顯示,極限被確定為2.17個太陽質量。
  • 黑洞遇上對手!這種星體堪稱黑洞獵手,反過來瓦解黑洞也有可能!
    即使世界上99.99%以上的人沒有親眼目睹過黑洞,但當我們談論這些宇宙中的巨無霸的時候還是難免談之色變,因為被它吸進去就永遠無法再重見天日了,但其實在宇宙中有一種星體天然是黑洞的剋星,甚至可以稱得上是黑洞獵手,只要黑洞遇上它就會有一番糾纏,到底是什麼星體這麼牛掰呢?
  • 中子星核心存在大量夸克,介於黑洞和中子星之間的夸克星可能存在
    如果質量超過此極限,它就會進一步坍縮成中子星。此時,原子中的核外電子被壓縮進原子核,與質子相結合形成中子並釋放出中微子。此時能抵抗中子星引力的就只有中子的簡併壓力。1936年,奧本海默通過計算中子簡併壓力與引力的平衡,得到中子星的臨界質量為0.75倍的太陽,超過這個質量它就會變成黑洞,或者成為黑洞和中子星之間的緻密星體,這也就是「奧本海默極限」。
  • 比黑洞還恐怖的一立方米中子星放到地球上,地球會被毀滅嗎?
    這就意味著普通的天體靠近這些天體就會很有可能會被吞噬掉。黑洞就是一個典型的例子,普通的天體如果遭遇了黑洞,就基本上跑不掉了,最後會被黑洞吞噬掉。即便是兩個黑洞遭遇了,最終也會是相互吞併的結果。而中子星是除了黑洞之外,密度最大的一個星體了。和白矮星相比,中子星可以說是一顆比白矮星還要高級一些的星體,因為兩者都是恆星演化到末期從而形成的結果。白矮星形成的契機是小質量和中等質量的恆星演變而成的。
  • 中子星和黑洞都是宇宙中的極端天體,但不是一個等級,別搞混了
    本文是基於有同學邀請時空通訊回答:如果中子星密度無比巨大,成為比黑洞威力更大的天體,人類如何應付?這個問題雖然很奇怪,也沒有任何科學內涵和邏輯,但還是覺得有澄清的必要,以免大家被誤導。我們科普作者的使命就是宣傳科學知識,去偽存真,揭假還本,因而覺得有必要對這樣一個假命題來剖析一番。
  • 科學家發現「質量間隙」中神秘天體 介於中子星與黑洞之間
    新華社北京6月28日新媒體專電 美媒稱,數十年來,天文學家一直對介於中子星與黑洞之間的質量間隙感到困惑:最重的中子星不超過太陽質量的2.5倍(或2.5個太陽質量);已知最輕黑洞大約是5個太陽質量。問題是:在這種所謂的質量間隙之中存在的究竟是什麼?
  • 藏在中子星與黑洞之間的神秘天體,它究竟是什麼?
    它預測了引力波,結果人類你發現了引力波;它預測了黑洞,人類果然發現了黑洞;它預測了引力透鏡,人類現在正在利用引力透鏡觀察我們的宇宙。而有些理論預測卻沒有這麼幸運,因為他的預測結果人類始終沒有觀測到。20世紀60年代,科學家們提出了「夸克星」的概念,半個多世紀過去了,人類連黑洞都發現了,卻始終沒發現這個處於黑洞與中子星之間的夸克星。
  • 科學家觀測到中子星與黑洞碰撞產生的引力波
    2015年,科學家首次發現由兩個黑洞碰撞形成的引力波現象。從那時起,引力波的探測變得越來越陌生,科學家迫切希望揭曉其中謎團,目前一支研究小組宣稱,首次探測到有比已知最大中子星更大、比已知最小黑洞更小的天體碰撞產生的引力波。
  • 簡潔的中子星參數源於黑洞「無毛定律」
    科學家嘗試從核物理學的角度來理解中子星物質構成的特性,總體上看,以物理語言描述中子星的性質非常困難、複雜,科學家通過使用少量、簡潔的數學參數描述了中子星和周圍時空的特性,他們對中子星的簡潔描述和物理學對黑洞的簡化描述非常相似。
  • 為啥中子星很小卻可以吞噬質量大很多的恆星,其引力有多厲害?
    原子就像一個空空的大氣球,而幾乎佔有整個原子質量的原子核就躲在這個巨大的空球中心,主宰著這個球體。如果把這個打氣球戳破了,讓原子核擠在一起,壓實了,密度就會達到驚人的地步。這一切的鋪墊,都是為了讓各位更形象的了解中子星的密度。