恆星如何塌縮
恆星靠平衡維持存在:核心反應產生的能量向外推,自己的重力則向內拉。只要還有燃料,這個平衡就能維持。反應停止後,向外的壓力也就消失了。
- 燃料耗盡
- 核心塌縮
- 外層脫落
- 留下核心
最後留下什麼,取決於質量。較輕的恆星會留下緻密、逐漸冷卻的球體;較重的恆星則會留下由密度高得難以想像的物質組成的天體。只有質量最大的恆星,塌縮才會完全停不下來。
第二種和第三種結果之間的界線很窄,目前只能大致確定。這也是為什麼界線附近的天體特別有趣:科學家可以藉此進一步確認,物質究竟在什麼程度上會無法抵抗自身的重力。
巨物之謎
脫落的外層會以一道閃光呈現,亮度足以媲美整個星系。我們最常就是透過這類閃光,得知某處發生了塌縮--留下的天體本身不會發光。
10太陽質量:典型恆星級
百萬太陽質量:星系中心
這個差距非常巨大,很難用單純累積來解釋。物質的吸積也有上限:落入氣體發出的輻射會推開後續氣體,成長速度因此碰到了天花板。
對早期宇宙的觀測讓問題更加棘手。科學家在那裡發現了早在最初幾億年就已經存在的巨大天體。顯然,從恆星大小逐步成長的時間根本不夠。
因此,科學家提出了幾種關於種子的假說:巨大的氣體雲不經過恆星階段,直接塌縮;密集星團中的大量天體互相合併;以及第一代恆星的質量異常巨大。目前沒有任何一種被視為最終答案。
對合併事件的觀測也提供了幫助。由重力波探測器偵測到的爆發,揭示了中等質量的天體,正是過去幾乎找不到的那種大小。
最近獲得證實的第三條路,是合併。兩個彼此繞行的黑洞最終會合併成一個,而這個事件是透過重力波,而不是光線被偵測到的。
測試一下自己1 / 2
恆星級黑洞是如何形成的?
什麼仍是未解之謎?
來源
- 大質量恆星核心塌縮形成恆星級黑洞,這一過程已有可靠描述;至於早期宇宙中已經觀測到的超大質量天體,其起源仍是各種競爭性假說爭論的主題。
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