恆星能演變成黑洞嗎

2022-03-18 18:29:47 字數 4522 閱讀 1719

1樓:匿名使用者

要大於太陽10倍的恆星才能變成黑洞.

太陽只能變成中子星.

比太陽小的恆星變成白矮星.

無論證明變都要經過紅巨星這一階段.

.恆星演變的動力

恆星的形成以及運動都需要由外力來推動,這個外力就是暗能量。暗能量總是以一種旋渦運動的型式出現,所以,在它的周圍會產生一種旋渦場。當旋渦場中的宇宙塵埃很多時,旋渦場因旋轉負荷太重而收縮,導致宇宙塵埃向旋渦中心靠近並沉積在該中心處。

在經歷很長時間之後,沉積物積聚到一定的程度而形成恆星。如果沒有旋渦場和暗能量,那麼,宇宙塵埃就如一盤散沙,它們就根本無法聚集在一起,就不會產生恆星。同樣道理,恆星的自轉和繞星系中心的運動也需要由暗能量來推動。

既然恆星的形成以及運動是由暗能量來推動的,那麼,當暗能量出現衰退時,恆星的內部結構就會發生變化。自宇宙形成以來,暗能量每10億年以5.3%的比例持續地衰減。

到目前為止,宇宙中的暗能量已經減少了約50%。暗能量的衰退,必然會導致恆星的衰老。所以,恆星演變的動力是暗能量以及它的衰退。

2.恆星的結構

恆星的結構與太陽的結構相似。組成太陽的物質大多是些普通的氣體,其中氫約佔71%, 氦約佔27%, 其它元素佔2%。太陽從中心向外可分為核反應區、輻射區和對流區、太陽大氣。

太陽的核心區域雖然很小,半徑只是太陽半徑的1/4,但卻是太陽那巨大能量的真正源頭。太陽核心的溫度極高,達1500萬℃,壓力也極大,使得由氫聚變為氦的熱核反應得以發生。核聚變的結果,是把每四個氫原子核結合成一個氦原子核,並釋放出大量的原子能,形成輻射壓。

這些能量再通過輻射層和對流層中物質的傳遞,才得以傳送到達太陽光球的底部,並通過光球向外輻射出去。

太陽的大氣層,像地球的大氣層一樣,可按不同的高度和不同的性質分成各個圈層,即光球、色球和日冕三層。我們平常看到的太陽表面,是太陽大氣的最底層,溫度約是6000攝氏度。它是不透明的,因此我們不能直接看見太陽內部的結構。

太陽光球就是我們平常所看到的太陽園面,通常所說的太陽半徑也是指光球的半徑。光球的表面是氣態的,其平均密度只有水的幾億分之一,但由於它的厚度達500千米,所以光球是不透明的。緊貼光球以上的一層大氣稱為色球層。

色球層厚約8000千米,它的化學組成與光球基本上相同,但色球層內的物質密度和壓力要比光球低得多。日常生活中,離熱源越遠處溫度越低,而太陽大氣的情況卻截然相反。光球頂部接近色球處的溫度差不多是4300℃,到了色球頂部溫度竟高達幾萬度,再往上,到了日冕區溫度陡然升至上百萬度。

人們對這種反常增溫現象感到疑惑不解,至今也沒有找到確切的原因。在色球上人們還能夠看到許多騰起的火焰,這就是天文上所謂的「日珥」。日珥的形狀千姿百態,有的如浮雲煙霧,有的似飛瀑噴泉,有的好似一彎拱橋,也有的酷似團團草叢。

3.紅巨星的形成

(1).紅巨星的特點

當一顆恆星度過它漫長的青壯年期——主序星階段,步入老年期時,它將首先變為一顆紅巨星。稱它為「巨星」,是突出它的體積巨大。在巨星階段,恆星的體積將膨脹到十億倍之多。

稱它為「紅」巨星,是因為在這恆星迅速膨脹的同時,它的外表面離中心越來越遠,所以溫度將隨之而降低,發出的光也就越來越偏紅。不過,雖然溫度降低了一些,可紅巨星的體積是如此之大,它的光度也變得很大,極為明亮。肉眼看到的最亮的星中,許多都是紅巨星。

(2).引力變化情況

恆星步入老年期的時間大約需要100億年。設100億年前恆星周圍的暗能量為e0,恆星表面的引力為f0;100億年後的今天,恆星周圍的暗能量為e1,恆星表面的引力為f1。暗能量每10億年以5.

3%的比例持續地衰退,恆星表面的引力則每10億年以9%左右的比例持續地減少(詳情請參看「暗能量的衰退」)。所以,e1=(1-5.3%)10×e0=0.

58e0,f1=(1-9%)10×f0=0.39f0。也就是說,自恆星形成開始到紅巨星為止,恆星周圍的暗能量減少了42%,恆星表面的引力減少了61%。

(3).旋渦場的變化

恆星旋渦場的範圍包括恆星周圍的所有行星,也就是整個恆星系。恆星的半徑用r1來表示,旋渦場的半徑用r2來表示,旋渦場的暗能量用en來表示。恆星表面的引力減少了61%之後,恆星中部的輻射壓力就比恆星表層的重力大了很多。

在這種情況下,恆星表層的物質必然向外膨脹,並膨脹到旋渦場的中部及邊緣。暗能量en減少了50%之後,該旋渦場的半徑也收縮了50%。根據太陽系的運動狀態,恆星附近的暗能量的速度要比行星附近的速度小很多。

所以,當恆星表層物質向外膨脹之後,它的運動速度就會增大很多,從而導致物質繞旋渦中心運動的總動能ep增大很多。結果,en比ep小了很多。在這種情況下,旋渦場必然會大幅度收縮。

膨脹到旋渦場中部的物質就會隨著旋渦場的收縮而向恆星表層靠近。但旋渦場收縮到恆星半徑r1範圍附近時,物質繞旋渦中心運動的總動能就會減小很多。結果,en又比ep大了很多。

在這種情況下,旋渦場將會膨脹。結果,旋渦場的膨脹和收縮不斷地迴圈下去,呈現出一種週期性的變化。

(4).恆星的膨脹

恆星周圍有很多較大的旋渦場,這些旋渦場內都沒有任何物質。我們把恆星旋渦場稱為w0,與w0相連線的旋渦場稱為w1,與w1相連線的旋渦場稱為w2,與w2相連線的旋渦場稱為w3,如此類推下去,直至wn旋渦場為止。當w0旋渦場收縮時,膨脹到w0旋渦場邊緣的一部分物質就會在它的收縮過程中脫離它,並進入到w1旋渦場的邊緣。

w0和w1旋渦場總是保持接觸。膨脹到w1旋渦場邊緣的物質就跟隨w1旋渦場旋轉。由於湧入w1旋渦場的物質的質量不夠大,它的運動動能要比w1旋渦場的暗能量小很多,所以,它只能飄蕩在w1旋渦場的邊緣,無法靠近旋渦場中部。

當這些物質旋轉到w2旋渦場的邊緣時,就會有一部分物質流入到w2旋渦場的邊緣,並跟隨它一起旋轉。很顯然,這些物質也只能飄蕩在w2旋渦場的邊緣而不能靠近它的中部。恆星表層的物質不斷地膨脹到w0旋渦場的邊緣,w0旋渦場邊緣的物質不斷地湧入w1旋渦場的邊緣,w1旋渦場邊緣的物質不斷地湧入w2旋渦場的邊緣,w2旋渦場邊緣的物質又不斷地湧入w3旋渦場的邊緣,如此一環接一環,不斷地連線下去,直至這些物質流入到wn旋渦場的邊緣為止。

結果,這些物質就象天上的雲霧一樣,不斷地在宇宙中擴散,一直擴散到恆星直徑的10億倍之外。這就是紅巨星體積巨大的真實原因。很顯然,離開了w0旋渦場的物質已經不屬於恆星所有。

紅巨星的真實半徑只等於w0旋渦場的半徑。

4.白矮星的形成

(1).白矮星的特點

白矮星是一種很特殊的天體,它的體積小、亮度低,但質量大、密度極高。比如天狼星伴星(它是最早被發現的白矮星),體積比地球大不了多少,但質量卻和太陽差不多!也就是說,它的密度在1000萬噸/立方米左右。

根據白矮星的半徑和質量,可以算出它的表面重力等於地球表面的1000萬-10億倍。在這樣高的壓力下,任何物體都已不復存在,連原子都被壓碎了:電子脫離了原子軌道變為自由電子。

白矮星誕生於紅巨星的晚期。在這個階段,紅巨星的外部會發生不穩定的脈動振盪:恆星半徑時而變大,時而又縮小,穩定的主星序恆星變為極不穩定的巨大火球,火球內部的核反應也越來越趨於不穩定,忽而強烈,忽而微弱。

(2).核反應的變化

我們把恆星分成三個區域。一是核心區域,稱之為a區,其半徑r0約為恆星半徑的1/4。二是輻射區和對流區,稱之為b區,其外部半徑r1約等於恆星的半徑。

三是大氣層。在恆星的青壯年期,核反應過程主要是由氫聚變成氦,核反應區就在a區進行。到了紅巨星的早期,氫損耗過半,a區主要由氦組成。

當紅巨星的外部區域迅速膨脹時,氦核受反作用力的作用必定強烈地向內收縮,被壓縮的物質不斷變熱,最終核心溫度將超過一億度,於是氦開始聚變成碳。同時在b區的底層也發生核聚變,由氫聚變成氦。經過幾百萬年,氦核燃燒殆盡,現在恆星的結構組成已經不那麼簡單了:

b區仍然是以氫為主的混和物;而在它下面有一個氦層,氦層內部還埋有一個碳球。核反應過程變得更加複雜,中心附近的溫度繼續上升,最終使碳轉變為其他元素。

(3).白矮星的誕生

由於旋渦場和引力場週期性地膨脹和收縮,導致了恆星半徑時而變大,時而又縮小,穩定的主星序恆星變為極不穩定的巨大火球,火球內部的核反應也越來越趨於不穩定,忽而強烈,忽而微弱。此時的恆星內部核心實際上密度已經增大到每立方厘米十噸左右,我們可以說,此時,在紅巨星內部,已經誕生了一顆白矮星。

白矮星的密度為什麼這樣大呢?我們知道,原子是由原子核和電子組成的,原子的質量絕大部分集中在原子核上,而原子核的體積很小。比如氫原子的半徑為一億分之一釐米,而氫原子核的半徑只有十萬億分之一釐米。

假如核的大小象一顆玻璃球,則電子軌道將在兩公里以外。而在巨大的壓力之下,電子將脫離原子核,成自由電子。這種自由電子氣體將儘可能地佔據原子核之間的空隙,從而使單位空間內包含的物質也將大大增多,密度大大提高了。

形象地說,這時原子核是「沉浸於」電子中。一般把物質的這種狀態叫做「簡併態」。簡併電子氣體壓力與白矮星強大的重力平衡,維持著白矮星的穩定。

2樓:

按照目前的理論,黑洞是由超大質量的天體發展而成的。

一般恆星在核聚變完成之後,都會極具坍縮,向內壓縮成一個密度更高的天體,這種天體通常被稱為白矮星,最終完成恆星的一生。但是當白矮星的質量過大,由於引力的作用,該坍縮過程就會繼續,形成中子星。即脈衝星。

更極端的情況是,當中子星的質量大到一定的程度時,還會繼續坍縮,成為黑洞。

呵呵,這裡沒有具體提到數字,這些我記得不清楚了,只記得大概的原理了。

3樓:拒絕破碎

好像黑洞就是恆星變成的吧

4樓:匿名使用者

可以,但要看本身的質量,3.2倍以上太陽質量的恆星,**後會形成黑洞。

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