双子星会演变为黑洞吗?

2025-01-03 08:22:09
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回答1:

你问的是双星吧?

在由两颗恒星组成的双星系统中,有一类称为密近双星(就是靠的比较近的双星系统)。密近双星有可能演化为一个黑洞。注意,是一个。

双星之间的引力系统是很复杂的。1850年,法国数学家埃多瓦·洛希首先计算了密近双星的引力场特征,按照它们的等势面(是以恒星为中心的球面),绘制出了密近双星的引力场结构。如下图。

图中,上半部分是密近双星的爱因斯坦时空,下半部分是密近双星的等势面。中间的“8”字是两恒星等势面称为洛希瓣,两洛希瓣相接时,恒星达到它们的最大允许体积,这个体积叫洛希极限。

双星系统(以下所称的双星系统均为密近双星)的演化与单个恒星有很大区别。双星系统中,两颗恒星一定是同时产生的,但质量不同。我们知道,恒星演化中,质量大的演化得快,质量小的演化得慢。质量大的引力强,小的引力弱,上图中,“8”字的大圈是大质量恒星的洛希极限,小圈是小质量恒星的洛希极限。当大质量恒星演化到主序星阶段的末期时,成为红巨星,体积增大,将充满它的洛希瓣。在单个恒星中,这没有任何问题,该如何演化就如何演化。但在双星系统中,就出问题了。一旦恒星体积达到洛希极限,超出的部分就会受到其伴星的引力影响而进入伴星的洛希瓣。发生质量转移(更广义地说﹐叫质量交换)。如下图。

右方的恒星已经膨胀并达到洛希极限,物质从其表面流出,并被其伴星吸收。在这个过程中,主星(质量较大的星)质量减小,而伴星质量增加。在德国的鲁道夫·基彭哈特等人进行的计算机模型演示中(其中一个模型是1个太阳质量和2个太阳质量组成的双星系统),在质量交换结束时,大质量星只剩下了0.26个太阳质量,几乎完全失去了其含氢外壳。而小质量星得到了1.74个太阳质量,成为系统中的大质量星(或主星)。当模型中的恒星质量加大时,过程相似,但原来的主星却因为演化中质量的原因,在与伴星交换质量后,会留下一颗白矮星或中子星(当白矮星质量大于1.4倍太阳质量时,其引力将迫使电子进入原子核,并与质子合并成为中子,使星体继续依靠中子气膨胀压与引力相平衡。这个1.4倍太阳质量的白矮星稳定极限是由印度物理学家苏布拉马扬·钱德拉塞卡首先计算得到的,称为钱德拉塞卡极限)。

当然,伴星在交换质量后,质量增加,演化速度也提高了,演化过程加快。很快地,它也到达了演化后期,成为红巨星,质量转移(或交换)再次发生,不过这一次是反向的。

我们还是看第二张图。这次把左侧那颗星当成原来的主星、现在的中子星。而右方的恒星是原来的伴星,它在接受了原来主星的质量后,演化成了红巨星,并反过来向中子星输送质量。

在这个过程中,由于中子星表面极高的温度(可达上亿度),在中子星表面会发生极高速率的、同时发生的多种核聚变反应,产生比可见光频率高得多的高能辐射,且多集中在X射线和γ射线频段(或伴星的物质在中子星表面的撞击,其机制尚未完全搞清),成为太空中的X射线和γ射线辐射源。(如果左侧那颗星是白矮星,积累的物质在积累一定量后会发生突然的核聚变爆发,形成新星。注意,是新星,不是超新星)。这种辐射源与脉冲星的辐射源原理不同。

中子星的引力是极强的。伴星的物质在继续流向中子星,中子星的质量越来越大,引力也越来越强,星体将在引力作用下继续收缩而半径越来越小。根据爱因斯坦广义相对论的史瓦西解,当半径r=2GM/C^2(G为引力常数,M为星体质量,C为光速)时,中子星将继续坍缩,半径继续变小,引力继续增大。当它的质量达到3倍太阳质量,半径缩小到8.85公里时,引力就会强大到光也无法脱离它的表面了。黑洞生成了。

所以,双星系统能否演化成为黑洞,取决于双星系统的质量(两颗恒星的质量之和,而不是单个恒星在超新星爆发后中央恒星核的剩余质量)。如果质量之和大于9个太阳质量(有多种模型,所需质量各不相同。此为其中一种),就有可能在双星系统中形成一个黑洞。

这也是目前在X射线双星系统中寻找黑洞的原因。如天鹅座X-1、半人马座X-3、武仙座X-1等,都是X射线双星系统,且质量足够的大。

回答2:

首先,你对黑洞的形成、特点有一些基本的了解吧!
还有时间不是物质,它的存在与物质的存在、状态有关。也就不能说,既然它不是物质就不能说它能不能被扭曲?但是在黑洞里空间被扭曲的很厉害/
那空间被扭曲成何样?
简单的去理解的话,我们可以把宇宙想象成一条床单,并且由四个人拉紧其四边,而恒星就是一颗保龄球,当把这颗保龄球放在该床单上时,床单就会塌陷下来,但还不足以使床单过分的向下塌陷。接着你想象一下,这个保龄球变成如米粒大小的体积而原本的质量并没有变化,如果床单足够的韧性的话,那颗‘球’就会开始过分的向下塌陷,当你在上面不关放置上什么东西都会朝那颗米粒形成的塌陷窝运动。而空间就差不多就是那
个塌陷窝的样子了。
当然了,用这个比喻不够形象,不过大概的意思就上这个了!!

至于,X射线我也不是很了解,不过,它不是从黑洞里放射出来,可能是在被黑洞拉拽时,向黑洞运动的速度越来越快,能量也就越大。此时,X射线就被放射出来了!