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白矮星 中子星 黑洞,恒星塌缩成白矮星,中子星,黑洞的质量界限是多少

admin admin 发表于2024-03-22 07:50:52 浏览14 评论0

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恒星形成白矮星、中子星、黑洞的条件是什么?

一般来说:
8到10个太阳质量以下的恒星可能最终会抛掉它的一部分或大部分质量而变成一个白矮星.
8到10个太阳质量以上的恒星最终会因为星核的引力坍缩而变成中子星或黑洞.
但是因为在演变过程中,恒星会抛射一部分物质,这对最终的结局会有影响,所以我们只能说:坍缩的内核质量在太阳1.44倍——到3.2倍的恒星,最终成为中子星.
坍缩的内核质量在太阳3.2倍以上的恒星,最终成为黑洞.

黑洞怕什么星球

**黑洞没有害怕的星球**。黑洞是一种极度强大引力的天体,它可以吞噬任何物质,包括光线。尽管黑洞本身非常强大,但没有任何天体可以抵挡或“害怕”它。
如果从碰撞和毁灭的角度考虑,较为接近黑洞的恒星可能会被黑洞的引力影响而产生变化,恒星会变得不稳定,可能发生爆炸,或者被完全吞噬。但是这种情况并不是黑洞“害怕”某个星球的表现,而是说明黑洞强大的引力对周围环境的影响。
以上信息仅供参考,如果还有疑问,建议查阅天文学书籍或咨询专业天文学家。
中子星,白矮星等。中子星是一种非常致密的星球,其质量相当于太阳的1.4倍左右,但半径只有10千米左右。中子星的引力非常强大,甚至连光线都无法逃脱,因此黑洞可能会被中子星吸入。中子星是除了黑洞以外密度最大的星体,能够与黑洞抗衡。如果中子星更加细密的话,那么黑洞可能会将中子星吞噬掉的,所以认为中子星是黑洞的天敌。黑洞最怕的行星是白矮星。白矮星周围有很多岩石星,这些岩石星的体积很少很少。每当白矮星旋转时,它会瞬间嚼碎小行星,这说明白矮星具有分解磨灭其他宇宙的天体的能力。黑洞如果靠经白矮星,同样也可能会被分解,也是黑洞比较怕的星球。

恒星塌缩成白矮星,中子星,黑洞的质量界限是多少

钱德拉塞卡极限。太阳的质量的1.44倍,高于这个质量就会塌缩成中子星或黑洞,低于这个值就会形成稳定的白矮星。
奥本海默极限。但具体数值现在科学家也不知道,还没算出来,高于奥本海默极限中子星就会坍缩成黑洞,低于这个值就可形成稳定的中子星。
黑洞质量无极限,最大值就是全宇宙的质量和。
一般来说
小于太阳8倍质量的恒星变为白矮星。
大于太阳质量8倍的恒星,会坍缩成中子星。
而至于黑洞,理论上是“每一立方千米内,物质的质量超过3倍太阳质量”则会变为黑洞。
楼上说的这个质量应该是爆炸后的剩余物质质量,也就是超新星爆发后剩余的内核部分还有1.44倍太阳质量则塌缩为中子星,若是算爆发之前的质量应该是3.2倍-8倍太阳质量的塌缩为中子星,8倍以上的塌缩为黑洞,低于3.2倍太阳质量的塌缩为白矮星。因为恒星晚期爆发时大部分物质都在爆炸中抛出去了。
恒星塌缩成白矮星的质量界限是**1.44倍太阳质量**(称为钱德拉塞卡极限)。如果恒星的质量大于这一界限,它将塌缩成中子星。而塌缩成黑洞的质量界限则没有明确的界定,一般认为在2-3倍太阳质量之间。需要注意的是,这些数据可能会有一定的浮动。

中子星、黑洞、白矮星、黑矮星的形成有什么不同?

这些都是恒星残骸。它们的不同就在于原来恒星的质量。
恒星都是质量很大,会发光发热的星体。它们放出能量是因为在进行剧烈的核反应。也是由于这种“爆炸”使它们维持着较大的体积。而任何反应都象燃烧一样,总有把燃料烧尽的一天。核反应也不例外。当燃料烧尽它就“熄灭”了。这时由于它巨大的质量,根据万有引力,在相应巨大的引力作用下就开始“坍缩”。所有的物质向中心挤压。中心的密度越来越大。最后把物质的原子也压垮了。又进一步压缩。由于星体质量不同,引力大小不同。最后的结果也不一样。
象太阳这样质量的星体最后压垮了原子。把原子核压到了一起。这样的恒星“残骸”就是白矮星。白矮星能量继续衰减后就成了红矮星、褐矮星、黑矮星。这些其实是一类。不同阶段而已。
如果象太阳质量10倍这样大的恒星。最后引力会把原子核也压碎。而把中子挤在一起。这样的就是中子星。
再大。象太阳质量30倍以上的恒星。最后把所有的基本粒子通通压烂。成了一粒“夸克糊”,几乎没有体积的一个“点”。这就是可以结束时间,吸进任何东西包括光的,神秘的黑洞。
说简单些,恒星的壮年阶段叫主序阶段,这时恒星叫主序星,主序星后期会演变为一颗红巨星,几乎每颗恒星都会变为红巨星。然后红巨星会继续演变,当这颗恒星质量有太阳十倍大的话,这颗由恒星演变的红巨星会爆发,这叫做超新星爆发,爆发后,红巨星的内核将不断坍缩,最终演变为一颗质量超大的中子星,中子星的质量为每立方厘米的质量竟为一亿吨。然而,如果这颗恒星的质量大于太阳质量的三十倍,那么红巨星超新星爆发后,内核将坍缩的更厉害,直到小于这颗恒星的史瓦西半径,连宇宙最快的速度也无法逃离它的引力,这时的天体就叫黑洞。当然小于太阳十倍质量的恒星在变为红巨星后,会在红巨星内部形成一颗新的天体,这个天体叫白矮星,在形成白矮星的过程中红巨星的外层会变为星云,然后过很长的时间,白矮星的能源耗尽,它就会变为黑矮星,由于一颗恒星由形成至演变为黑矮星的生命周期比现今宇宙的年龄还要长,因此现时的宇宙并没有任何黑矮星。
我这样和你说。
先分出一个总体,定为1,1是尘埃和气体的原始恒星云在引力吸引下坍缩并形成一个恒星。
1可以转变为2,3A,3B,3C,其中2是最低质量恒星(褐矮星)出现并直到其燃尽之前保持不变。3A,3B和3C是主序星在核中燃烧氢元素。在分别说明一下。3A是一个太阳的质量,3B是10个至30个太阳的质量,3C是30个太阳质量以上。3A又可转变为4,4是当氢燃料被耗尽氦核形成,一个气体的外层开始膨胀。3B和3C也可以转变为4。3A转变的4后又转变成5,5是具有一个太阳质量的红巨星有一个碳核,碳核被一个燃烧氢的壳和气体外层所包裹。5之后可以转变为7,7是具有一个太阳质量的恒星坍缩为一个白矮星。3B和3C转变成4之后又转变为6。6是一个超巨星,这是质量从10个直到超过30个太阳质量的大质量恒星。6可以装变为8和9.8是具有10个太阳质量的恒星的引力坍缩形成一个中子星。9是具有30个太阳质量的恒星的引力坍缩形成一个黑洞。
我建议你画一个箭头图帮忙理解。
1、恒星演化程度不同:
白矮星的内部不再有物质进行核聚变反应,因此恒星不再有能量产生。黑矮星 (Black dwarf) 是类似太阳质量大小的白矮星(或质量较小的中子星)继续演变的产物,其表面温度下降,停止发光发热。
同白矮星一样,中子星是处于演化后期的恒星,它也是在老年恒星的中心形成的。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸。
2、形成表现不同:
当老年恒星的质量为太阳质量的约8~2、30倍时,它就有可能最后变为一颗中子星,而质量小于8个太阳的恒星往往只能变化为一颗白矮星。黑洞中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小,热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区。黑矮星处于冷简并态﹐不再发出辐射能。
3、组成机构不同:
黑洞核心坍缩,物质不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。白矮星的密度虽然大,但还在正常物质结构能达到的最大密度范围内:电子还是电子,原子核还是原子核,原子结构完整。
中子星就是一个巨大的原子核。中子星的密度就是原子核的密度。黑矮星(Black Dwarf)是中小质量恒星演化的最后期,以碳为主和少量尘埃构成。
参考资料来源:百度百科-中子星
参考资料来源:百度百科-黑洞
参考资料来源:百度百科-白矮星
参考资料来源:百度百科-黑矮星

论述白矮星、中子星和黑洞的形成条件和物理特征,并分析黑洞的奇点性质.

白矮星(White Dwarf)是一种低光度、高密度、高温度的恒星.因为它的颜色呈白色、体积比较矮小,因此被命名为白矮星.白矮星是一种很特殊的天体,它的体积小、亮度低,但质量大、密度极高.比如天狼星伴星(它是最早被发现的白矮星),体积比地球大不了多少,但质量却和太阳差不多!也就是说,它的密度在1000万吨/立方米左右.
根据白矮星的半径和质量,可以算出它的表面重力等于地球表面的1000万-10亿倍.在这样高的压力下,任何物体都已不复存在,连原子都被压碎了:电子脱离了原子轨道变为自由电子.
白矮星是一种晚期的恒星.根据现代恒星演化理论,白矮星是在红巨星的中心形成的.
当红巨星的外部区域迅速膨胀时,氦核受反作用力却强烈向内收缩,被压缩的物质不断变热,最终内核温度将超过一亿度,于是氦开始聚变成碳.
经过几百万年,氦核燃烧殆尽,现在恒星的结构组成已经不那么简单了:外壳仍然是以氢为主的混和物;而在它下面有一个氦层,氦层内部还埋有一个碳球.核反应过程变得更加复杂,中心附近的温度继续上升,最终使碳转变为其他元素.
与此同时,红巨星外部开始发生不稳定的脉动振荡:恒星半径时而变大,时而又缩小,稳定的主星序恒星变为极不稳定的巨大火球,火球内部的核反应也越来越趋于不稳定,忽而强烈,忽而微弱.此时的恒星内部核心实际上密度已经增大到每立方厘米十吨左右,我们可以说,此时,在红巨星内部,已经诞生了一颗白矮星.
[编辑本段]白矮星的密度
我们知道,原子是由原子核和电子组成的,原子的质量绝大部分集中在原子核上,而原子核的体积很小.比如氢原子的半径为一亿分之一厘米,而氢原子核的半径只有十万亿分之一厘米.假如核的大小象一颗玻璃球,则电子轨道将在两公里以外.
而在巨大的压力之下,电子将脱离原子核,成自由电子.这种自由电子气体将尽可能地占据原子核之间的空隙,从而使单位空间内包含的物质也将大大增多,密度大大提高了.形象地说,这时原子核是“沉浸于”电子中.
一般把物质的这种状态叫做“简并态”.简并电子气体压力与白矮星强大的重力平衡,维持着白矮星的稳定.顺便提一下,当白矮星质量进一步增大,简并电子气体压力就有可能抵抗不住自身的引力收缩,白矮星还会坍缩成密度更高的天体:中子星或黑洞.
对单星系统而言,由于没有热核反应来提供能量,白矮星在发出光热的同时,也以同样的速度冷却着.经过一百亿年的漫长岁月,年老的白矮星将渐渐停止辐射而死去.它的躯体变成一个比钻石还硬的巨大晶体——黑矮星而永存.
而对于多星系统,白矮星的演化过程则有可能被改变.
白矮星相关
白矮星属于演化到晚年期的恒星.恒星在演化后期,抛射出大量的物质,经过大量的质量损失后,如果剩下的核的质量小于1.44个太阳质量,这颗恒星便可能演化成为白矮星.对白矮星的形成也有人认为,白矮星的前身可能是行星状星云(是宇宙中由高温气体、少量尘埃等组成的环状或圆盘状的物质,它的中心通常都有一个温度很高的恒星——中心星)的中心星,它的核能源已经基本耗尽,整个星体开始慢慢冷却、晶化,直至最后“死亡”.
白矮星,也称为简并矮星,是由电子简并物质构成的小恒星.它们的密度极高,一颗质量与太阳相当的白矮星体积只有地球一般的大小,微弱的光度则来自过去储存的热能.在太阳附近的区域内已知的恒星中大约有6%是白矮星.这种异常微弱的白矮星大约在1910年就被亨利·诺瑞斯·罗素、艾德华·查尔斯·皮克林和威廉·佛莱明等人注意到[3], p. 1白矮星的名字是威廉·鲁伊登在1922年取的.白矮星被认为是低质量恒星演化阶段的最终产物,在我们所属的星系内97%的恒星都属于这一类.,
中低质量的恒星在渡过生命期的主序星阶段,结束以氢融合反应之后,将在核心进行氦融合,将氦燃烧成碳和氧的3氦过程,并膨胀成为一颗红巨星.如果红巨星没有足够的质量产生能够让碳燃烧的更高温度,碳和氧就会在核心堆积起来.在散发出外面数层的气体成为行星状星云之后,留下来的只有核心的部份,这个残骸最终将成为白矮星.因此,白矮星通常都由碳和氧组成.但也有可能核心的温度可以达到燃烧碳却仍不足以燃烧氖的高温,这时就能形成核心由氧、氖和镁组成的白矮星.同样的,有些由氦 组成的白矮星是由联星的质量损失造成的.
白矮星的内部不再有物质进行核融合反应,因此恒星不再有能量产生,也不再由核融合的热来抵抗重力崩溃;它是由极端高密度的物质产生的电子简并压力来支撑.物理学上,对一颗没有自转的白矮星,电子简并压力能够支撑的最大质量是1.4倍太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限.许多碳氧白矮星的质量都接近这个极限的质量,通常经由伴星的质量传递,可能经由所知道的碳引爆过程爆炸成为一颗Ia超新星.
白矮星形成时的温度非常高,但是因为没有能量的来源,因此将会逐渐释放它的热量并解逐渐变冷 (温度降低),这意味着它的辐射会从最初的高色温随着时间逐渐减小并且转变成红色.经过漫长的时间,白矮星的温度将冷却到光度不再能被看见,而成为冷的黑矮星.但是,现在的宇宙仍然太年轻 (大约137亿岁),即使是最年老的白矮星依然辐射出数千度K的温度,还不可能有黑矮星的存在 .

老师同等质量的中子星和黑洞相遇会发生什么,中子星和白矮星呢

中子星和黑洞都是质量和引力极大的天体但当它们相遇时:在相距200亿公里时,中子星表变物质发生不稳定,磁场有明显波动。当到100亿公里时,中子星外物质便会飞出,并在黑洞周边环绕,之后中子星便向黑洞运动。当到50亿公里时,它们便会发生强烈的磁场碰撞,并放出大量电子和光,之后中子星的能量便会慢慢消耗,而后被黑洞吞没。在白矮星遇到黑洞时也是如此,如果白矮星遇到了中子星时,中子星会把内能不断转到白矮星内,当白矮星承受不了过多能量时,就会爆炸。

说说恒星演化到末期的三个归宿以及形成条件!

三个归宿是白矮星,中子星,黑洞。恒星演化晚年到死亡会以这三种可能的冷态之一为终结。
形成条件:恒星核心质量小于太阳1.44倍的恒星将会演化为白矮星。核心质量大于1.44倍太阳质量而小于3倍太阳质量,整体为太阳9-20倍质量将演化为中子星,核心超过3倍太阳质量,恒星的半径小于史瓦西半径,光也无法射出,成为一个黑洞。
演化原因
1、20世纪30年代,物理学家从理论上发现,原子核反应会产生巨大的能量。用这种理论来研究太阳的能源,发现太阳的能源正好可以用核反应来解释。
2、各种年龄的恒星内部发生着各种热核反应;恒星演化过程中会发生一系列热核反应,轻元素逐渐向重元素转化,逐渐改变恒星的成分,改变恒星的内部状态。并且,发生这些热核反应所需要的温度也越来越高。
3、恒星内部热核反应所产生的能量以对流、传导和辐射三种方式传输出来。由于大多数恒星的物质是气态的,热传导作用不大,只有内部极其致密的特殊恒星(例如白矮星),内部热传导才比较显著。
把核反应理论应用于恒星演化,计算的结果正好符合观测的数据,证明了这种理论及其应用的正确性。于是,恒星演化理论开始发展了起来。
以上内容参考:百度百科-恒星演化

宇宙两大极端天体,黑洞和中子星碰撞,终于被我们观测到了

致密星是宇宙中最诡异、最极端的天体,它们的存在会给周围的空间带来巨大的影响。当它们碰撞在一起,势必将会上演一场恐怖的宇宙灾难。

致密星分为三种,白矮星,中子星和黑洞。白矮星看起来最“不起眼”,但本身也相当恐怖,每立方厘米的质量就超过1吨。中子星更加夸张,每立方厘米甚至可以达到1亿吨以上。至于黑洞,如果单纯看奇点的话,密度则是无限大的。

那么,如果致密星中最恐怖的两个——黑洞和中子星遇到了一起,会发生什么呢?

我们知道,这样的宇宙大碰撞,一定会在某个角落发生的,却始终苦于没有足够强大的观测能力来发现它们。如今,科学家们终于确认了来自于黑洞和中子星的剧烈碰撞。它们的碰撞掀起了巨大的时空涟漪,直到10亿年后的今天,依然能够在宇宙中传播,最终被我们发现。这种时空涟漪,就是我们发现它的工具——引力波。

引力波,是爱因斯坦的广义相对论在一百多年前预言的现象,不过直到100年时间过去了,人类才掌握了证明并探测引力波的技术。2016年2月11日,科学家宣布,他们在2015年正式利用引力波进行了一次双黑洞碰撞的观测,验证了爱因斯坦百年来的预言,也为人类获得了新的宇宙探测工具。

科学家能够发现引力波,离不开强有力的观测设备。这次 历史 性的突破,来自于两大观测站的帮助,那就是位于美国的 激光干涉引力波天文台(LIGO)以及位于意大利的 室女座干涉仪(Virgo)。

这次发现可以说是为人类的天文学打开了一扇新的大门,在接下来这5年的时间里,科学家们一共观测到了差不多50次引力波事件,其中包括双黑洞之间的碰撞,双中子星之间的碰撞,甚至还有双白矮星的碰撞。奇怪的是,关于中子星(neutron star)和黑洞(black hole)的碰撞事件——NSBH双星——却从未被发现过。

理论上来说,黑洞和中子星的碰撞,也是可以利用引力波进行探测的。但这样的事件一直是一个空白,也令科学家们非常困扰。不过,这样的迷惑最近终于得到了完美的解决,科学家们终于在 历史 上首次观测到了NSBH双星碰撞事件,而且一下就发现了两个,正式填补了这个空白!

来自于澳大利亚莫纳什大学ARC引力波发现卓越中心的天体物理学家Rory Smith兴奋地说:“这在引力波天文学的全新领域来说是一个伟大的里程碑!中子星和黑洞的合并,是宇宙中最为极端的现象之一。对这种碰撞事件的观测,可以打开了解基础物理学知识的通道,也可以了解恒星的诞生、存在以及死亡。”

据介绍,这两次NSBH双星碰撞事件分别被命名为GW200105和GW200115,其中GW就是引力波的英文gravity wave的首字母缩写,后面的数字代表着发现的时间。可以看出来,这两次引力波的发现相隔仅有10天,这几乎可以说是同时发现的了。对于一个空白的领域,一下子就有两次发现,实在令人庆幸。

来自于国际LIGO、Virgo和Kagra合作组织的研究人员介绍说:“在2020年1月的时候,LIGO-Virgo探测器网络灵敏地观测到了两组致密双星的引力波信号,这与中子星-黑洞双星的特征是符合的。这意味着,我们获得了第一个不论是任何方法发现NSBH双星的确切证据。”

同时,他们进一步介绍了两次引力波事件的一些细节——

通过质量,我们就可以判断出两个天体的身份——超过奥本海默极限的就是黑洞,而且是恒星级黑洞;质量较小的天体也在钱德拉塞卡极限之上,因此可以判断其身份是中子星。二者的合并,也可以说是黑洞无情地吞噬了中子星,壮大了自己,变成了更加巨大的黑洞。

来自于澳大利亚国立大学的天体物理学家Susan Scott表示:“这两次碰撞从核心处开始撼动了整个宇宙,并且在宇宙中掀起了涟漪,最终被我们检测到。其中的每一次碰撞,都不仅仅是两个巨大而又致密天体本身那么简单,这就像是吃豆豆的 游戏 一样,黑洞将围绕着自己的中子星一口吞掉。”

通过这次的两个发现,科学家们终于确定了几十年前推测的中子星-黑洞双星系统的存在,这对于天文学观测来说是一次突破。西北大学的引力波天文学家Maya Fishbach指出:“我们现在终于看到了黑洞与中子星的合并,让我们知道了它们是真实存在的。”

但是,关于这样的组合,科学家们仍然有很多的未知。Fishbach继续说道:“但是,我们对于中子星和黑洞仍然有太多不清楚的东西,比如它们会变得多小或者多大、旋转的速度能有多快、如何形成一对组合并融为一体等等。未来,通过引力波的数据,我们将会通过统计学的数据来回答这些问题,并最终了解到我们这个宇宙中最为极端的天体是如何形成的。”

不得不说,爱因斯坦的确是非常伟大的,他的广义相对论在一百多年并且还将在更长的时间里,指导我们理解这个宇宙。甚至直到今天,广义相对论中的一些预言仍然是人类所无法验证的。

说到这,我竟然想起 燕山大学说爱因斯坦和广义相对论是错误的那位教授,以及他说广义相对论是“科学 健康 发展的一大障碍”的言论。在目前的观测和研究都很好地验证了广义相对论的今天,我也是很好奇,这位教授到底是如何“推翻”相对论的……

白矮星中子星黑洞是什么关系

宇宙中的
白矮星是太阳那么大的恒星死亡后的产物
中子星是还要大一点的恒星死亡后的产物
黑洞就是更大的恒星死后的产物。

恒星塌缩成白矮星,中子星,黑洞的质量界限是多少

黑洞:当一颗坍缩的星体的半径R缩小到R=2GM/(C×C)(分母是C的平方)。这里M为星体质量,C为光速,G为引力常数。根据这个公式,假如把太阳压缩成黑洞的话,半径只有3公里左右;如果把地球压缩成黑洞的话,半径就只有0.89厘米了。每立方厘米物质质量高达20万亿吨以上。
中子星密度大约在每立方厘米1亿吨左右
白矮星密度大约是每立方厘米4吨左右
无从考证,谁也没有真正去勘探过
中子星,白矮星以及黑洞都是恒星衰变之后的产物,均为致密天体。
白矮星:恒星在核能耗尽后,如它的质量小于1.44个太阳质量就将成为白矮星。
中子星:恒星在核能耗尽之后,如果它的质量在1.44~2太阳质量之间就会成为中子星。
黑洞:恒星在核能耗尽后,如质量超过2太阳质量,则平衡状态不再存在,星体将无限制地收缩,星体的半径愈来愈小,密度愈来愈大,终于达到临界点,这时它 的引力之大足以使一切核子,包括光子,都不能外逸,就象一个漆黑的无底洞,因而称为“黑洞”。