黑洞如果吞噬中子星,是一口吃掉还是撕碎逐渐吃掉,中子星引力也大啊,能不能撕碎?

用户111538405067


两强相遇“密”者胜,黑洞的牙口不太好,可能会撕碎了再吃。

人类就是爱看热闹,非要看看黑洞与中子星的较量。答案应该是中子星被黑洞吞噬。虽然中子星密度很大,一小勺的物质重量可能达到数亿吨。而黑洞更黑,它的质量是无穷大,谁胜谁负一目了然。

但是黑洞吞噬中子星也不是件容易的事情,也不会像吃其它星体那样干净彻底。假如黑洞与中子星相遇,它们由于巨大的引力会相互缠绕旋转,同时发出强烈的引力波。但黑洞不可能把中子星一下吞噬,而是把中子星撕碎,一口一口吞进肚子里。但还是会有一些中子被抛出去,重新合成重元素飘散在太空。

在人类的天文观测中,遇到过疑似黑洞吞噬中子星的事件,NASA的雨燕空间探测器,就曾在十年前,探测到一次异常的伽马射线暴。这次事件完全不同于中子星之间的行为,所以被怀疑是黑洞吞噬中子星事件。新华社北京5月6日新媒体专电, 英媒称,天文学家可能首次看见了一颗中子星正在被黑洞吞噬,当时喷薄而出的引力波在宇宙中激起了涟漪。

如图:美国科研机构一探测到疑似黑洞吞噬中子星的引力波

科学家们声称,通过对这次事件的分析,有可能揭示黑洞与中子星合并的细节,包括中子星是否在越过黑洞界限之前就被撕裂,或者它是否天衣无缝地滑入湮没状态。让我们拭目以待。


冬哥谱科


首先,黑洞无论吞噬什么物质,无论大小,都不可能是一口吞掉,黑洞吸收物质的话只能一点点吸收,前一段时间拍到的距离地球5500万光年之外的黑洞,其质量为太阳质量的65亿倍,但是你能够想到吗?质量这么大的黑洞,吞噬一个太阳,也需要10年的时间。


我们知道黑洞会在所吞噬物质的外围形成一个吸积盘,例如黑洞在吞噬红巨星的时候就会形成吸积盘,但是如果是中子星的话,由于中子星本身引力场就足够强大,并且中子星半径也小,所以中子星必须得距离黑洞足够近的时候才有可能被黑洞吞噬掉。只是一旦被黑洞盯上了,中子星就不可能有反手之力了,因为无论它的引力场如何强大,它在黑洞面前都只能是小弟。

我们知道黑洞和中子星都是宇宙间的极端天体,中子星是恒星演化的末期,由于恒星的质量太大,导致其在自身的引力作用下就会发生塌缩,直到构成自身的原子物质原子核被压碎,电子被压入原子核,进而原子核内的质子电子结合形成了中子,可以说,中子星就是一个全部由中子构成的变态天体,但是跟黑洞比起来,中子星还算不了什么,因为中子星好歹还有中子存在,黑洞就更变态了,引力塌缩作用更加明显,最后连中子都不存在了,只剩下构成物质的最基本的粒子,而黑洞本身也塌缩成一个无限小的点,称为奇点。


由此看来,黑洞是中子星的升级版,典型的中子星的质量在太阳质量的1.5倍左右,而这么大质量的中子星,其半径也不过只有10千米左右,由此可见的是中子星上物质密度大得可怕,典型的中子星物质密度可以达到水密度的100万亿倍!在其表面,引力场也是足够强大,逃逸速度竟然达到光速的二分之一。不过前面已经说过了,黑洞是中子星的升级版,黑洞有一个临界视界,一旦进入这个范围内的物质,无论是什么,哪怕是光线,都不可能逃逸。

一般认为,形成中子星的恒星,其质量下限为1.44倍太阳质量,但是中子星毕竟是中子星,跟黑洞比起来还是有差距的。在黑洞的强大引力下,中子星表面的物质会一点一点被抽离,不过这个速度是很缓慢的,这个速度跟黑洞的质量,中子星的质量,以及黑洞和中子星的距离的远近都有关系。而一般认为形成中子星的恒星,质量最多为3倍太阳质量,而黑洞的质量下限,也在3倍太阳质量附近,所以这样一来的话,黑洞吞噬中子星,时间至少也需要几百年,如果距离远点的话,可能需要上亿年的时间才能吸收完全。不过中子星并不会乖乖束手就擒,因为在被黑洞拉扯的过程中,中子星会释放出巨大的辐射能量,爆发出强烈的伽马射线暴。


镜像科普


黑洞吞噬任何一个星体,都不是一口吃掉,因为这些星体的质量是很大很大的,需要慢慢消化。

中子星是目前除黑洞外最极端的星球。有理论认为在宇宙中可能存在比中子星更致密的夸克星,但现在并没有找到。

中子星却是很普遍存在的,现在发现了几千颗,所谓脉冲星就是中子星的一种,其发出的强大辐射脉冲扫过地球,被人类捕捉,就是脉冲星。

引力的大小主要取决于质量极其密度,一个天体半径越靠近自己的史瓦西半径,引力表现得就越极端。

中子星已经很小了,一个大于太阳质量1.5倍的中子星只有10公里左右的半径,因此其表面重力极大,逃逸速度达到一半光速,也就是15万公里/秒左右。

但中子星相对黑洞来说,还是小巫见大巫的。作为形成黑洞之前的天体物质已经坍缩到了自己的史瓦西半径以内了,因此引力变得十分强大,在其史瓦西半径里引力已经变得无限大,连光速也无法逃脱,也就是说逃逸速度超过了光速。

根据钱德拉塞卡极限理论,形成中子星的最小质量在太阳的1.44倍,如果一个太阳质量2倍的中子星,史瓦西半径有多大呢?也就是不到6000米。如果这个半径10公里左右的中子星坍缩到6公里以下,就会变成一个黑洞。这样它的引力就可以和黑洞抗衡了。

所以中子星虽然引力也很大,但遇到黑洞也毫无办法,只有乖乖的被黑洞牵着鼻子走。

比较通俗的说法就是,在黑洞强大的引力作用下,中子星表面物质被慢慢剥离,被黑洞一点点的吸到肚子里,化为乌有。

但这个过程是相当漫长的,可能慢得你都不耐烦了。

这要看这个黑洞质量大小,目前发现宇宙中最小的黑洞约3个太阳质量,像这种黑洞要吞噬一颗太阳这样的恒星,是要细嚼慢咽的,吸食时间至少需要几百年,如果相隔较远的话就更慢了,有可能要超过亿年。

中子星由于受到“奥本海默极限”限制,是不可能达到3个太阳质量的。

目前有科学研究认为,中子星的质量极限在2.16个太阳质量,超过这个质量,中子星的中子简并压就无法抵抗巨大的重力而坍缩成一个黑洞。

因此中子星在黑洞面前只能注定做龟孙子,碰到一起,只能受到黑洞的欺凌。遇到黑洞只能像恒星一样被吞噬,根据相隔距离远近和黑洞质量大小,被消灭的时间有长有短,肯定不是一口吃掉,是慢慢撕碎细嚼慢咽。

目前发现宇宙中最大的黑洞是TON 618类星体黑洞,质量相当太阳的660亿倍,像这样的黑洞一年也只能够吞噬5、6颗太阳质量。

但中子星也会反抗,它的反抗比恒星剧烈,在拉扯过程中会放射出巨大的辐射能量,有时还会相撞,爆发出天下无敌的伽马射线暴。

科学家们对地球第一次生物大灭绝的奥陶纪研究认为,引起这场震荡了40万年巨大灾难的,就是距离我们6000光年以上的一颗中子星与黑洞玩二人转导致的,它们玩的不高兴了就撞了一架,产生了数束伽马射线暴,其中一束不偏不倚的击中了倒霉的地球,于是,城门失火殃及池鱼的祸事就发生了。

这大概就是中子星最厉害的反抗吧,反抗的结果是转嫁危机,也不是个好鸟。

就这样简单说一下,欢迎讨论。

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时空通讯


当然是一口吞下了!

其实科学家们已经观察到疑似黑洞吞噬中子星的现象了,这就是今年8月14日美国 LIGO引力波干涉仪和欧洲处女座干涉仪探测到的S190814bv引力波事件。

自2015年9月14日首次探测到引力波事件以来,这三个仅有的干涉仪已探测到数十次引力波事件,涉及到黑洞-黑洞、黑洞-中子星、中子星-中子星的合并。这些暴力合并事件的主角是黑洞或中子星等致密天体组成的双星系统,在漫长的宇宙时间里不断旋转,郎情妾意,情意绵绵,互相靠拢,情投意合,最后拥抱在一起合为一体,损失巨大的能量以引力波的形式释放出来。

这些天体的合并和黑洞吞吃恒星完全就是两回事。恒星一般离黑洞很远就被撕碎了,在黑洞周围形成旋转的吸积盘,黑洞边吃边吐,铺张浪费,效率很低,往往吐的比吃的还多,还会发出明亮的伽马射线,所以容易被我们的望远镜看见。

而黑洞-黑洞、黑洞-中子星、中子星-中子星之间的“爱情”则要简单粗暴得多。由于它们都是致密天体,即使靠得很近也不容易被撕裂,黑洞与黑洞之间甚至连撕裂都不可能,所以往往靠得非常近了,都还在互绕旋转,难舍难分,到最后一刻才干柴烈火,啪啪一声,然后就高潮结束了。

在科学家们发现的第一个引力波事件GW150914中,一个36倍太阳质量的黑洞,和一个29倍太阳质量的黑洞,在可探测信号持续的0.2秒内,黑洞间相对切向速度由光速的30%猛增至60%,它们的轨道运动频率为75Hz,约为引力波频率的一半。科学家们由此计算出,在这两个黑洞并合之前,它们的距离仅为350km,完全就是裸裎相见了。由此可见,黑洞是在距离越来越近之后瞬间合并的,然后以引力波的形式释放出3个太阳质量的能量,峰值功率达3.6×10^49W,是整个可观测宇宙中所有恒星辐射光源功率总和的50倍!

而在黑洞-中子星的合并中,则要看黑洞与中子星的质量大小了。如果黑洞比中子星质量大得多,那么中子星将在黑洞的视界内被撕碎,没有物质和光能逃得出来,从而也不会被我们探测到,也就是说,黑洞先一口吞掉中子星,然而在嘴巴里嚼吧几下,就直接吞下肚去了;但如果黑洞和中子星质量相差不大的话,中子星就会被撕碎,抛射出一些碎片,从而可以被我们发现,但这个过程也很短,不会是一种细嚼慢咽的优雅品尝,而是三两下就解决战斗。

如果是中子星和中子星的合并,那么会发出短暂的伽玛射线爆,然后是较长时间的光学余晖,抛射出大量的重元素,最终形成一个黑洞,并且将合成的大部分重元素吞噬。2017年8月17日探测到的GW 170817引力波事件,就是两颗中子星合并产生的,持续时间大约是100秒。

所以这个问题的答案也就呼之欲出了,黑洞吞噬中子星,基本都是一口吃下;即使吃不下,也就在嘴边撕碎了,三两下就干掉,时间不会超过中子星-中子星合并的100秒。

主要参考:

https://en.wikipedia.org/wiki/First_observation_of_gravitational_waves

https://en.wikipedia.org/wiki/GW170817

https://www.sciencealert.com/we-might-have-just-caught-a-black-hole-in-the-act-of-eating-a-neutron-star

https://www.nationalgeographic.com/science/2019/08/astronomers-probably-just-saw-black-hole-swallow-neutron-star/


徐德文科学频道


弱肉强食,是永恒不变的真理。在质量为王宇宙中也是如此。

绝对的质量,几乎是宇宙中强弱的唯一标准。而密度,则决定了两个天体在交锋时的输赢。

当红矮星遇到黄矮星,结果就是在万有引力的作用下,黄矮星最终会把红矮星“拉过去”而融合成一个更大一点的恒星。黄矮星遇到蓝矮星时情况也是一样的。

而当主序期的恒星遇到白矮星或者中子星,同样是谁的质量大,就像谁靠拢,只是主序期的恒星存在着被对方的潮汐力慢慢撕裂的可能,以及发生超新星爆炸(la型)。

而当中子星遇到黑洞时,同样是谁的质量大,就会朝谁靠拢。但是,谁能吃掉谁,则取决于谁的潮汐力更大。所谓潮汐力,就是指一个天体对另一个天体最近端和最远端的引力差。《流浪地球》里提到的“洛希极限”,指的就是一个天体所能承受的最大潮汐力,而一旦潮汐力超过这个极限,天体就会因无法承受如此巨大的潮汐力而被撕裂。

中子星虽然直径只有十几到几十公里,密度也非常巨大,但它仍然有它自己的“洛希极限”。密度更大的黑洞也一样。目前,从人类对中子星已知的研究数据可知,中子星的逃逸速度最高约为光速的一半,既15万公里/秒。超过这个逃逸速度的,就不是中子星而是一种叫“夸克星”的另一种尚未被观测到的天体了。而黑洞的逃逸速度则连30万公里/秒的光都无法逃逸。黑洞之所以被称作“黑洞”,就是因为靠近它的光被它强大的引力束缚住了,因此才有了黑洞周围的可以观察的“视界”。

就构成而言,黑洞理论上是一个无限无限小的奇点。是由比夸克更小的物质组成的。而中子星则是由中子组成,理论上,黑洞的组成物质比中子要小的多。因此,中子星的潮汐力没有黑洞的潮汐力大。

由此,当中子星遇到黑洞时,无论是谁靠近谁,最终的胜利方都是黑洞。


陌上云白


黑洞如果吞噬中子星,是一口吃掉还是撕碎逐渐吃掉?

大家都知道黑洞能吞噬宇宙中的一切物质,甚至连空间在它的范围内都将处在极度扭曲的状态,当然质量在空间中的表现本来就如此,但对于视界内部的世界,也许连天文学家都难以想象出这样的空间状态!但我们也知道中子星也是一个极其变态的天体,每立方厘米质量高达一亿吨以上,当中子星碰到黑洞,那是个怎么样的吃相呢?

一、要分析这个问题,我们得先来了解下中子星和黑洞的简单形成过程:

1、中子星的形成:

恒星内核失去辐射压支撑时,外壳将在巨大的引力下向中心坍缩,如果这颗恒星的质量不大,比如内核在钱德拉塞卡极限以下时则坍缩成白矮星,而这个钱德拉塞卡极限则是电子简并力支撑的极限,如果电子简并力还能撑住,那么坍缩成白矮星!如果超过电子简并力,将电子压入了原子核,与质子电荷中和则成了中子星!

2、黑洞的形成:

当以中子星的天体状态出现时,元素就不再存在了,物质都有中子组成,与电子简并力一样,中子简并力也会对抗引力进一步坍缩,而这个极限就是奥本海默极限,但如果质量继续增长,则会压垮中子简并力的支撑极限,此时坍缩成黑洞就无法避免(当然有理论可能会存在夸克态的天体,我们直接忽略,因为不影响本文讨论)!

二、黑洞如何吞噬中子星?

我们从上文了解到,尽管中子星密度极高,强度超过任何已知物质,但有一点需要肯定的是,它仍然有再强大也有一个被撕裂的极限,而在黑洞超强的引力面前能支撑到多久只是一个距离问题的!中子星的破裂只会更靠近黑洞的视界一些,但它却无法逃脱被撕裂的命运,而这个过程则与普通天体无疑,会在黑洞的潮汐引力的反复作用下逐渐破碎,成为最靠近黑洞视界的吸积盘,也许此处我们很难见到它最后挣扎所发出的可见光,因为黑洞的不可见区域高达视界直径的2.5倍以上!

因此与其他天体比起来,中子星在黑洞面前只是坚持得更久一些而已,其他与普通天体无异,有朋友可能会想象中子星物质会出现衰变与膨胀,按理来说应该不会,因为黑洞是在超过中子简并力的条件下撕碎中子星的,因此黑洞给它的条件是更强大的压力,根本不给中子星喘气的机会!


星辰大海路上的种花家


在中子星尚未进入事件视界时就会因为潮汐力被撕碎。中子星是目前已知的密度仅次于黑洞的天体,所以可以推断黑洞吞噬任何天体都是撕碎之后一点一点吞噬。因为事件视界是我们能看到的黑洞范围,如果中子星在进入事件视界前依然是完整的,那么就可以认为是黑洞一口吃掉了中子星,但实际情况应该是洛希极限远大于史瓦西半径。

理想状态下,当中子星靠近黑洞时,距离黑洞较近的一面与距离黑洞较远的一面会形成很大的引力差,这个差值大于中子星自身的引力时,中子星就会分崩离析。

在天文学上,一般可以通过洛希极限来计算出一个天体自身的引力与第二个天体造成的潮汐力相等时的距离,但是黑洞的密度被认为是无限大的,且黑洞质量不尽相同,所以无法计算黑洞与中子星之间的洛希极限。

为什么说黑洞的密度无法计算?我们知道黑洞的强引力场会产生事件视界,由于事件视界的存在,我们无法知道黑洞奇点的具体体积。奇点在数学上就是体积为0的点,密度是质量与体积的比值,所以黑洞的密度被认为是无限大的。

如果我们把事件视界认为是黑洞的体积,那么就会发现随着黑洞质量的增大,其密度就会非常小,事件视界的体积和黑洞质量的三次方成正比,按照事件视界来计算密度的话,一个40亿倍太阳质量的黑洞,其密度就和空气密度差不多了。

反向思维,如果黑洞的质量越小,其事件视界也越小,我们把地球压缩成黑洞,其史瓦西半径大约8毫米左右,如果我们事件视界近似为黑洞体积,那么它的密度就达到了4.19*10^33kg/m³,而中子星的密度大约是2*10^18kg/m³,按照这个值来计算洛希极限:

洛希极限d=R(2*ρ黑洞/ρ中子星)^0.333,其中R等于8毫米,这个值算下来大约为1358米,也就是说,中子星与地球黑洞之间的距离小于1358米时,中子星就会粉碎,这个值明显大于地球黑洞史瓦西半径,所以在中子星在进入黑洞事件视界之前就被撕成一盘散沙了。

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漫步的小豆子


当然是黑洞撕碎中子星,如同吞噬其他星体一样形成吸积盘,逐步吞下。

结果就是这样:




中子星再狂烈,也就最大不超过3.2倍的太阳质量,而黑洞最小的理论质量都是3.2倍以上,二者遭遇的结果只有一个,就是黑洞加餐。而且双方密度也不是一个等级,黑洞的控制力比中子星更强。

当然,如果是即将诞生黑洞的前身—特超巨星与中子星相遇,结果就是中子星利用自身优势强行中断黑洞的诞生演化,先大肆吸取特超巨星物质达到3.2倍太阳质量,自己成为黑洞,再吞噬特超巨星的残骸。


四川達州


黑洞和中子星都是极端天体,中子星是因为恒星演化末期,质量太大而导致原子被压碎,电子压入原子核而形成的全部由中子组成的星球。黑洞则更恐怖,中子简并压力都已经抵挡不住自身的压力了,中子也被压碎挤在了一起。所以说,黑洞是中子星的升级版,比中子星的引力还要恐怖许多。



可以说,中子星和黑洞都是天体中的王者。不过,狭路相逢勇者胜,如果中子星和黑洞遇到了一起,那么无疑肯定是黑洞引力更胜一筹。黑洞巨大的引力会慢慢捕获中子星,使的中子星围绕着自己旋转,同时还慢慢地吸食中子星的物质。就像一般的黑的进食一样,都是先把捕获的物质吸到其吸积盘上面,然后在一点一点品尝自己的食物。这个过程相当漫长,因为黑洞喜欢的是“细嚼慢咽”,而非“狼吞虎咽”。



不过和吞噬一般天体不一样的是,中子星被吞噬的过程会伴随着大量核反应的产生。我们都知道,中子星靠着自身巨大的压力,把电子压入原子核,和质子结合后形成中子。那么,一旦中子星上面的部分物质被黑洞撕扯向自己,就以为着这部分中子星物质失去了巨大的引力束缚,那么这些被压迫的中子就会立马反演回来,中子再次变成电子和质子。所以,整个吞噬过程中子星都在不停地发生核反应,过程相当激烈和壮观。



当然了,以上仅仅是推理而已,毕竟谁也没见过黑洞吞噬中子星,所以我们只能够想想而已。


科学探秘频道


中子星的质量上限在2.16倍太阳质量左右,超过这个质量的中子星是不稳定的,或者会成为其他的致密天体。

而黑洞的质量在3倍太阳质量之上,这个是没有上限的,星系级的黑洞可达到太阳质量的百万甚至千万倍的级别。

如此对照起来看,中子星根本无法与黑洞抗衡。

如果是小质量黑洞的话,比如下限的黑洞,只要不相撞,中子星的高密度可以保持星体的完整,与黑洞成为伴星。但是,在长时间的相伴下,轨道肯定会发生变化,如果不被抛开,那么早晚会进入黑洞的希洛极限。进入后,随着引力的增加,中子星会被慢慢的拉扯撕开。这一过程可能会比较漫长,但最终逃不过被撕裂的下场,最终还是被黑洞一口一口的吃掉。

黑洞质量越大,这个过程会越快,对于星系级的黑洞,中子星不会比其他恒星多坚持太久。所不同的是由于中子星自身强大的引力,在被撕裂的过程中可能会发生剧烈的爆炸,从而产生巨量的辐射。

不久前,LIGO引力波实验室的LIGO-Virgo团队从引力波探测器获得的初步数据分析,或许我们已经收到了黑洞吸收中子星的辐射,但还有待进一步的确认。


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