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1 # 心繫宇宙天地寬
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2 # 花熊老師
銀河系有很多白矮星,中子星。但是為什麼沒有許多黑洞?這種觀念是錯誤的,不過確實黑洞沒有白矮星和中子星那麼多。
不管是白矮星,還是中子星和(恆星級)黑洞都是恆星演化的產物。恆星的一生要經歷原恆星、主序星、紅巨星和高密度殘骸等時期,也就是恆星的幼年、青壯年、中年和老年。人們常說“三歲看老”,其實對恆星來說也是如此。在恆星誕生之初,恆星的質量已經完全決定了恆星的一生,它的演化過程和演化的最終結局。無論怎麼抗爭,都逃脫不了宿命的安排。
比如,恆星的質量大小,使得恆星的壽命從百萬年(質量最大的恆星)到萬億年(質量最小的恆星)不等。不同質量的恆星到演化晚期驚人一“爆”後,留下的屍骸分別成為不同的高密度天體:白矮星、中子星和黑洞。通常認為,小質量恆星(質量在3個太陽以下)脫離主序階段後變成紅巨星,再緩慢脫去氣體外衣,最終成為一顆白矮星。而大質量恆星(質量大於7個太陽)脫離主序階段後,會發生超新星爆發,快速拋棄外層氣體最終成為一個黑洞。而質量介於中間的恆星,經歷主序再經歷超行星爆發後會變成一顆中子星。
為什麼星系中黑洞會比白矮星和中子星少呢?從下面這個圖就可以看出來。橫軸是恆星的質量(以太陽質量為單位),縱軸可以看做星系中不同質量的恆星的數目(數字取了對數)。質量大的恆星個數少,質量小的恆星數目反而更多。星系中大質量的恆星本來就很少,經過恆星演化產生的(恆星級)黑洞少相比白矮星和中子星少也就不奇怪了。在我們的銀河系中,其實黑洞的數目並不少。根據理論推算,銀河系中應該存在著上千萬個(恆星級)黑洞,但是到目前為止只確認了幾十個黑洞的存在。 主要原因是,黑洞本身不發光,引力特別強,在視界內連光都不能逃脫。不過,我們還是可以透過引力波探測、黑洞引力透鏡對星象的扭曲、黑洞的長直噴流、黑洞吞噬恆星事件、黑洞周圍吸積盤的炙熱氣體發光等手段確認一些黑洞的存在。
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大多數中等質量恆星最終的歸宿是白矮星;
大多數大質量恆星最終的歸宿可能是中子星,所以這兩類恆星演化末期的產物在星系中必然是最常見的。
而黑洞的產生條件就苛刻多了。
只有極少的超大質量恆星能演化到黑洞階段,或者透過中子星合併產生。
更何況黑洞本來就無法直接觀測,只能透過它與別的天體的相互作用去找到一些蛛絲馬跡。
黑洞一旦形成,會不斷吸入周圍的物質,直到清空附近的空間而導致難以被觀測到。
只有但當雙星中的一方為黑洞時,來自另一顆恆星的物質不斷流入黑洞,激起X射線時可以間接發現黑洞存在。
如果按照黑洞的質量分類,大致可以分為微型黑洞、恆星黑洞、中等質量黑洞、超大質量黑洞,以及大爆炸後暴漲前就形成的原初黑洞。
其中微黑洞與原初黑洞可能已經“蒸發”掉了;
恆星黑洞隨著繞行星系核,會逐漸集中在銀河系核心周圍。有人估計銀河系平均每100年有一顆超新星爆發,其中有1顆會導致黑洞形成,如此計算銀河系應該有100萬個恆星級黑洞,可是至今只有找到幾十個黑洞候選者。但是在銀河系中心的超大質量黑洞周圍,可能存在大量恆星黑洞。