大质量恒星能不能吞噬一颗小质量黑洞?

黑洞,无论从能量上讲,还是引力上讲都是超强的。之所以称之为黑洞,就从侧面上说明有多恐怖了!听起来就不寒而栗了!吞噬恒星,不在话下!



恒星和黑洞是两种性质不同的天体,从目前人类所知来看,黑洞是宇宙天体“食物链”中的顶端天体,还没有什么能够与之相抗衡。

黑洞极端性质有三个:无限小、无限曲率、无限密度。有人认为还有一个无限就是热度无限高,但这个有争议,在本文中就不作赘述。这所有的无限都起源于一个无限,就是中心奇点无限小,由于有了这个无限小,就带出了其他几个无限。

我们想一想这个世界有什么是无限的东西呢?几乎没有,根据大爆炸宇宙论,宇宙也是有限的,有限的体积和质量。因此,奇点不存在于我们的时空,是个超时空的东西,所有就有了无限。既然无限小,当然就没有办法测量它的密度和曲率了,哪怕只有1千克,密度也是无限的。

曲率是什么,就是引力导致的时空弯曲,这个地方的时空无限弯曲了,就没有任何力量能够与之抗衡了。因为世界上所有的物质都不是无限曲率。恒星当然也不是无限曲率,再大的恒星曲率也是很有限的。

基于此,恒星就无法与黑洞抗衡。

我们现在所说的黑洞是大质量恒星死亡后的尸骸,都是由大质量恒星主序星寿命完结后,由于内部压力差导致超新星大爆炸后,残留的中心物质坍缩而成。这里我们不讨论有可能存在宇宙大爆炸初期生成的原初黑洞和现代所谓人造黑洞。

我们一般认为的黑洞生成是由于大质量恒星超新星爆炸后,中心残留物质在巨大的引力下无限坍缩,当坍缩到物质自身的事件视界(史瓦西半径)以内时,这个坍缩就无法遏制的往无限小的奇点掉落,永无止境。这样在视界内就形成了无限的曲率,这个引力是目前理论无法描述的大,逃逸速度超过光速,一切落入视界内的物质都被吞噬得无影无踪。

因此,事件视界是我们这个世界的一个边界,在这个视界以外的部分,人类的理论生效,一旦进入了这个视界,一切理论无效。现在一切对黑洞视界里的解释都是无法证实不确定的猜想。

理论上恒星死亡生成的最小的黑洞质量应该在太阳质量的2~3倍,质量小的恒星残骸只能生成中子星或者白矮星。

黑洞最厉害的地方就是这个视界,因为它的一切物质都躲进了这个视界里,人们无法知晓,恒星也无法窥视和接触,因此恒星对黑洞有什么办法呢?

一个在明处,一个在暗处。恒星明晃晃的那么一大坨,而黑洞的物质在中心无限小的奇点,恒星怎么能够探摸得到呢?

其实所有有质量的物体都有自己的事件视界(史瓦西半径),这个视界的半径与物体的质量成正比,计算公式很简单,即:Rs=2GM/C^2

其中Rs为史瓦西半径,G是万有引力常数,M是天体的质量,C是光速。

我们来试着分析一下,我们已知宇宙中最大的一颗恒星是r136a1,这颗恒星质量是太阳的265倍,直径为4500万公里,比太阳直径大32.33倍。

根据史瓦西半径计算公式,太阳这样质量的天体如果全部坍缩成一个黑洞,其事件视界半径约3公里,r136a1的事件视界半径为795公里,咱地球如果缩成一个黑洞其史瓦西半径只有9毫米。记住,这不是黑洞奇点的大小,而是这个奇点导致无限曲率的范围大小。

这样,当一个具有2个太阳质量黑洞靠近r136a1时,是其史瓦西半径的无限曲率靠近它,这时候黑洞引力无限大的边缘切入了r136a1,而r136a1的史瓦西半径还在距离这颗恒星表面2240万公里的深处呢,其引力怎么能够与黑洞抗衡?黑洞当然就会毫不犹豫吃掉这个庞然大物了。

这样我们就明白了,为什么恒星打不赢黑洞呢?因为恒星体积太大了,虚胖,而黑洞是一个缩小到无限致密的东西,恒星的史瓦西半径(事件视界)躲在恒星的中心。

比如r136a1的视界就躲在从它表面深入进去2249万公里的深处,要r136a1的所有体积都浓缩到那个地方,其引力才能与黑洞平起平坐,但这些物质都游离于视界之外,对于黑洞来说是一盘散沙,这么能与黑洞对抗呢?

所以,只要是恒星,就没有办法与黑洞抗衡,靠近黑洞,就只能成为黑洞的食物。黑洞都是这么成长起来的,迄今为止,宇宙中已经发现质量达到太阳400~600亿倍的巨无霸黑洞,每年还要吞噬几千上万个太阳质量壮大自己。

我们银河系中心黑洞相当于太阳质量的400万倍,虽然也很大,但比起宇宙巨无霸就是小巫见大巫了。

黑洞,谁也不要去惹他,再大的恒星也不例外,否则只能成为其小菜一碟。

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首先恒星分布在太阳系周围。对于大质量的恒星来说能量超太阳的多少倍,可想而知。它的能量源多强大。而天空的黑洞不得不让人想到,吞噬能力多强。那么小质量的黑洞,不寒而栗。也会膨胀化。吞噬周围的天体无数,慢慢成为大黑洞。假设大质量的恒星会吞噬小质量的黑洞吗?看看星空强者也许会擦出火花,不会吞噬。黑洞再小,也有很强的爆发力。也能躲避这场灾难。


黑洞是宇宙中无解的存在,这种由大质量恒星坍缩而成的极端天体可以凭借引力撕碎并吞噬任何物质,黑洞周围小到一个原子大到一颗恒星都无法逃脱被吞噬的命运。

所幸根据目前霍金辐射理论黑洞会由于正反虚粒子湮灭而慢慢蒸发,而且质量越小的黑洞蒸发速度越快,理论上来说就算对撞机不小心撞出了黑洞,该黑洞也会在瞬间蒸发而不会危及地球。

不过宇宙中由恒星坍缩而成的天然黑洞蒸发速度非常非常慢,根据质量的不同需要几千亿甚至上万亿年才能完全蒸发掉,而大质量恒星的引力是非常有限的,从逃逸速度对比就能明显看出大质量恒星和黑洞的差距。

我们的太阳是一颗中等质量的恒星,逃逸速度617.7km/s,而黑洞的逃逸速度超过光速,因此不论多大质量的恒星,只要它太过于靠近黑洞那么恒星物质就会被黑洞抽离撕碎再吞噬掉,整个过程持续时间取决于黑洞和恒星的质量大小。

引力是决定宇宙天体命运的最大因素,因此黑洞作为引力最强大的天体自然就成了宇宙中最无解的存在,除了黑洞自身的碰撞融合外任何天体都无法影响它。

大质量恒星能不能吞噬一颗小质量黑洞?

大于吃小鱼,小鱼吃虾米这是弱肉强食的自然规律!那么普适到宇宙中可以吗?比如标题中描述的黑洞,因为最小的恒星型黑洞生成时质量并不大,大约只有太阳质量的3.8倍,而宇宙中比这个质量大的恒星比比皆是!

这幅图的描述并不准确,最大的恒星不一定是质量最大的,比如新晋的最大恒星是盾牌座的UY,直径大约到达了土星轨道附近,但它的质量大约只有太阳的7-10倍,而质量最大的恒星是大麦哲伦星系蜘蛛星云中的R136a1,质量达到了史无前例的256倍,其实蜘蛛星云中的R136a2、R136a3的质量都在爱丁顿极限的上限,大约200 倍左右!当黑洞遭遇到远超自身质量的天体时,还能做到扮猪吃老虎吗?

上图是恒星的一生,无非就是几个结局,黑矮星-白矮星-中子星和黑洞,我们重点来聊下恒星的最后时刻,即在超新星爆发前的那一个内核的状态:

1.支撑恒星不被引力坍缩的是内核聚变的辐射压

2.爱丁顿极限是辐射压和引力坍缩对抗的理论平衡点,一般认为是150个太阳质量的恒星

3.恒星末日即将来临时,内核的辐射压已经到了难以抵挡引力坍缩的临界状态,外壳将在巨大的压力下向中心坍缩,由于恒星质量相当巨大,因此坍缩能非常可观的,外壳与内核处的压缩将会释放出巨大的能量!

上图就是这个能量释放的过程:超新星爆发,假如内核质量超过奥本海默极限,那么这个质量产生的引力坍缩能将超过中子简并态所提供的支撑力,那么这个核心将不可避免的坍缩成黑洞,当然有理论会认为还有夸克星,但即使有夸克星,仍然会有一个极限的质量会压垮夸克!

黑洞是恒星内核无法对抗引力的结果,因此当恒星遇到它的终极升级版对手时,是没有任何招架之力的,因为黑洞在进入视界后的逃逸速度大于光速!而恒星的逃逸速度是可以计算的一个值,比如太阳逃逸速度为617.7千米/秒,请问它如何与黑洞对抗?

黑洞将通过它的洛希瓣完成对恒星物质吞噬,无论再大的恒星在黑洞面前,就是一直待宰的羔羊!甚至恒星都无法抵挡入门级对手白矮星的黑手!

这是一颗白矮星吞噬恒星到达1.44倍太阳质量的钱德拉塞卡极限时发生的Ia型超新星爆发,当然我们要说明的是吞噬了足够多的恒星物质的白矮星并不会落得好下场,超新星爆发后白矮星将彻底被炸散,成形成行星的重要组成部分!

第谷超新星爆发示意图,天文学家观测到了弓形波,说明主星在这次超新星爆发中幸存下来了(有的伴星白矮星超新星爆发后将会直接摧毁主星!);

连白矮星都能吞噬恒星是因为白矮星的仍然是恒星内核坍缩而成,只不过质量不够,仍然不足以与核外电子的电子简并态提供的支撑力抗衡,因此坍缩到白矮星状态即结束了!白矮星状态是元素物质世界的最后底线,过了这一道关口之后就再无物质的区别(中子和夸克已经穿透了这一底线,这是组成所有物质的基本粒子)!

因此恒星是这个宇宙中最弱鸡的终极天体,但它们为整个宇宙提供了除了氢氦锂等除了在宇宙大爆炸中产生元素以外的所有元素,包括黄金与放射性元素,所有的一切,都来自于恒星和它们演化的天体!

黑洞可以吞噬大恒星,因为最后大恒星星也会变成黑洞。所以也可以看作黑洞吞噬了大恒星吧。

首先宇宙中不可能有小质量的黑洞存在,只有巨大质量恒星死亡以后才能坍缩成为黑洞,中等恒星或者质量和体积不够大恒星死亡以后就成为中子星。只有黑洞强大引力才能呑噬大质量恒星等。

首先,这个所谓的吞噬是什么意思,是指的将黑洞整体吸入体内,还是将黑洞撕碎再吞入?

如果是前者,那么即便将黑洞整体吞入,但最后的结果还是大恒星被小黑洞蚕食掉。而如果是后者,那么大恒星也不可能撕碎小黑洞。

无论是双星系统还是在宇宙中相遇,如果一个小黑洞与一个大质量恒星相遇,那么首先是小黑洞会被大恒星的引力所俘获,成为围绕大恒星运行的一颗卫星,这里我们假设大恒星质量远大于黑洞。

这样的话,黑洞就会在一定的轨道上围绕这颗大恒星运转,由于距离的关系,相互谁也不会影响谁,除非两者距离接近。但是即便接近,大恒星也无法撕裂黑洞,因为黑洞密度太高了,简单说就是太硬了,恒星撕不动!但是,如果大恒星进入黑洞的引力范围后,黑洞就可以撕裂大恒星,虽然不是一下子,但可以慢慢一点点的撕裂。

同时,恒星质量越大,其寿命就会越短,如果是一颗质量在30倍太阳质量以上的恒星,其寿命只有几千万年,所以大恒星是极不稳定的。最终的结果一定是被黑洞一点点的吞噬掉,而小黑洞只会逐渐增大,却不会被大恒星伤害。

大质量恒星和小黑洞都会相安无事,大质量恒星会以巨大离心力,远离黑洞,绕其运行。

大质量恒星系的终年才演化为“黑洞”,好像没有小质量“黑洞”之说。

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