兩個中子星高速相撞會不會導致新的恆星誕生?

俠客大島主


兩個中子星高速相撞會不會導致新的恆星誕生? 以目前的研究來說,不會產生新的恆星,這也和和相撞的速度沒有任何關係。兩個中子星相撞會產生質量更大中子星或黑洞,已經由天文觀測證實。


為什麼兩個中子星相撞會不會導致新的恆星誕生,從中子星的性質就可以知道。中子星是大質量恆星演化後期,發生超新星爆炸以後形成的緻密天體。它幾乎全部由中子組成,具有超高密度(為水密度的上億倍)、超強磁場(為地表磁場的上億倍)等極端物理屬性。中子星由中子組成,顯然不可能進行核聚變反應(氫融合成氦,到更重的其它元素)產生恆星所發出的光和熱,也就不會導致新的恆星誕生。


兩個中子星相撞產生黑洞,已經由引力波事件GW170817及它的電磁對應體(各種波段的光信號)觀測證實。 2017年8月17日,引力波望遠鏡LIGO和VIRGO聽到了第五例引力波事件GW170817。在GW170817確認後,位於南極崑崙站的南極巡天望遠鏡AST3和眾多國際天文望遠鏡迅速開展聯合觀測。在Gamma-射線、X-射線、紫外、光學、紅外和無線電等全部電磁波段搜尋引力波源,確認引力波信號來自距地球約1.3億光年的星系NGC 4993。GW170817來源於質量為1.15和1.6倍太陽質量的兩個中子星的併合。一半來講,兩個中子星的合併比兩個黑洞併合更加漂亮,不但能產生引力波,還會有部分物質以很高的速度拋射出來產生各種光現象。這次雙中子星併合拋射出的物質超過 3000個地球,拋射速度高達每秒十萬公里(0.3倍光速),產生了大量的黃金等各種貴金屬。

圖:兩中子星合併遺蹟—“黑洞(中子星)-吸積盤”系統產生的噴流衝破千新星殼層進入星際空間


兩個中子星相撞產生更大的中子星,也已經由中國科大天文系薛永泉教授研究組從錢德拉X-射線的觀測證實。在此之前,兩個中子星合併的直接產物除了黑洞之外還可能是中子星,雖然理論上早有預言,但在觀測上從未證實。在七百萬秒錢德拉南天深場(7Ms CDF-S)中,薛永泉教授研究組發現一例X-射線暫現源XT2(暫現,在觀測上突然暫時出現又消失)。XT2的亮度變化曲線具有從平臺期(即亮度基本不變)到下降期(光度隨時間成-2次方冪律衰減)快速演化,和理論預言的大質量毫秒磁星(磁場極強的中子星)產生的X-射線輻射完美吻合。這表明了雙中子星併合直接產物可以是大質量中子星。

圖:XT2的X射線特徵光變曲線(左上)與圖像(下)及其相對寄主星系的位置(右上)


南極觀星人


當然不會,你怕是對中子星有什麼誤解。

中子星可不是一團中子啊。 如果是兩團中子,因為中子會很快衰變成質子,這樣就有了恆星聚變反應的初始條件,在加上兩個中子團撞擊產生的能量,理論上是完全有可能形成恆星的。

但問題是,中子星並不是一大團中子啊。中子星是恆星燃盡,發生超新星爆炸以後,發生重力坍塌而形成的天體。

因為巨大的重力,原子無法維持自己的結構,導致電子因為巨大的引力被壓入原子核,最終和質子結合,形成中子。而中子被巨大的引力束縛住,不再發生衰變,最終形成了中子星。

因為巨大引力的緣故,中子均處於束縛狀態。兩個中子星發生碰撞,不但不會減輕中子的束縛壓力,反而成倍的增加了。所以不管撞擊力有多大,都不會發生聚變反應,原子核都已經不復存在了,還哪裡來的核聚變?

所以,兩個中子星碰撞,就只有兩種可能,要麼是形成更大的中子星,要麼是形成黑洞。

要想點燃中子星,就只有一個辦法,在中子星內核質心,放入一個巨大的能量源,然後使這個能量源發生爆炸。爆炸的能量要大於超新星爆炸。

當中子內部發生爆炸,給中子提供動能,動能足夠的話可以使中子擺脫引力束縛,重新組成原子核。這樣才有可能重新產生核反應。

當然,在爆炸時,還需要在中子外部施加一個束縛的力場,否則中子星的物質就會被炸散,向四處噴射出去。爆炸後,當內部形成穩定的核聚變反應後,就可以穩定的形成恆星了。

總之,兩個中子碰撞是不可能產生恆星的。


shawn25


中子星是較大質量恆星(9~20倍太陽質量)演化到末期的產物。當恆星內部的核聚變燃料消耗殆盡後,失去輻射壓支撐的恆星會在自身重力的作用下發生坍縮。

圖:大質量恆星
在末期形成的洋蔥型結構

在巨大質量形成的引力作用下,恆星外圍的物質向內坍縮的速度非常的快,甚至能夠達到光速的三分之一。它們撞擊到恆星的內核後會釋放出巨大的能量。這就是超新星爆發。由恆星內爆形成的超新星被稱為Ⅱ型超新星爆發,也可被稱為核塌縮超新星。它需要恆星達到至少9倍太陽質量才能引發。

圖:超新星爆發形成的星雲



圖:
超新星SN1987 A

超新星爆發會將恆星物質大量的拋灑入太空之中。剩下的恆星殘骸質量如果大於1.44個太陽質量(錢德拉塞卡極限),巨大的引力會將電子壓入原子核之中與質子合併形成中子。這就是中子星的由來。

圖:中子星結構



在宇宙中,由兩個及以上的恆星構成的多星系統是一件平常的事情,像太陽這種獨生子反而是少數。當一個恆星系統裡的兩個恆星都演化成了中子星後,它們在相互繞行的過程中會釋放出引力波。引力波會消耗它們的動能。兩顆中子星的軌道會越來越近,最終會撞在一起。

圖:雙星合併

中子星的合併可是宇宙中的大事件,它們相撞後會釋放出全波段的電磁輻射和中微子輻射,還會引發可被觀測到的引力波。這個過程中會產生短暫的核聚變,也是貴重金屬~黃金的最主要來源。

圖:紫色的為中子星合併產生的元素

中子星合併後,如果質量大於了3倍太陽質量(奧本海默極限),它就會坍縮成一個黑洞。大多數可能會形成毫秒磁星。磁星的磁場非常強大,在1億特斯拉以上,甚至能夠達到1000億特斯拉。這樣的磁場強度在至少1000千米的距離上就能夠殺死宇航員。

由於中子星是核聚變反應材料耗盡後的較大質量恆星的最終產物,沒有核聚變材料的中子星是無論如何也無法再次形成恆星的。即使是給它加註氫也是不行的,核聚變材料會瞬間完成核聚變,而不會像恆星一樣慢慢燃燒。


講科學堂


中子星只是人類對於恆星世界以此類推出來的產物,既當星球質量8倍於木星時,就可以成為最小的恆星,從最小的恆星,到低於8倍太陽質量時,最後的歸宿是白矮星,但是當恆星大於質量8倍於太陽又小於30倍太陽質量時,最後的歸宿就是該問題的主角一一中子星了,當恆星質量大於30倍太陽時,最後的歸宿就是黑洞。

目前可以說沒有任何一個成熟的、被驗證的天文理論,都是管中窺豹可見一斑,但是今天的研究從業者和愛好者都樂此不彼,這也是這類理論盛行開來的原因。



不錯,有些確實是觀測到真實成果,它們是不是就有以此類推的關係,恐怕沒有人說的清,只是想當然的認為以此類推,就好比夏蟲,只知道水可以蒸發為水蒸氣,根本不懂水也可以結冰。


詩人承認,有些是連續百年的觀測,但百年放到天文裡去,連彈指一瞬間都沒有,也相當於人一生中的一個呼吸時間,總不能你在一個呼吸間吃了一口飯,就斷定人一生在不停的進食吧?

好了,既然中子星都無法確定,那麼由中子星引起的問題,還值得討論嗎?


詩人的眼睛83314


完全有可能,兩個中子星都有巨大引力,但對各自內部來說,對方相當於形成了與自身引力相反的拉力,造成了原子核重組。再次點燃核聚變反應。


活的自在點


會發生超新星爆發


夢程771


大行星以上級別天體,只有合併的概念,沒有資料顯示它們會相撞。原因是經歷了40-50億年的運行,根據天體運行法則,它們都會清理運行軌道附近天體的。稠密星團裡恆星合併的概率是比星系其他地方大許多倍的,但稠密星團裡恆星、中子星相撞的記錄還沒有看見過的。


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