假設黑洞可以吞噬中子星

在宇宙大爆炸之後宇宙的物質密度非常高而且起伏不定，是否有可能它的某些部分達到了足夠高的密度以至於坍縮成黑洞？

中子星。圖片：NASA's Goddard Space Flight Center

原始黑洞的概念在理論上已經存在了一段時間，部分原因是它們可以提供大部分似乎主宰著宇宙大規模結構的暗物質。但要測試它們的存在，就需要我們能探測到的某種結果，而理論家們在這方面的研究卻很少。但是現在由三名物理學家組成的團隊在物理評論快報上發表了一個相當有趣的結論:這些黑洞可以吞下一顆中子星，在合適的條件下，會吐出重元素。

真理或結果果

有兩件事可以區分原始黑洞和大質量恆星坍塌形成的黑洞。一個是它們幾乎可以是任何質量，從質量小於恆星的質量，到超新星爆炸產生的任何物質。更重的光譜是很吸引人的，因為它可以解釋超大質量黑洞是如何在宇宙誕生後出現的如此迅速(以天文學術語來說)。

第二個特徵是原始黑洞在宇宙歷史的早期就存在了。在宇宙形成任何恆星之前，暗物質的影響很明顯，這似乎是宇宙開始擴散後形成的黑洞的一個必要的前兆。由於它們是早期的，原始黑洞可以佔據相當大比例的暗物質，儘管各種研究已經限制了多少。

問題是我們不能用足夠的細節來研究這些問題，以了解原始黑洞是否存在。因此，儘管這些物體在物理上仍然是可信的，但它們的存在並沒有任何後果，我們實際上可以在當今的宇宙中尋找它們。

當然除非這篇新論文是正確的，在這篇文章中作者描述了一個原始黑洞運行到一個同樣奇特的物體上的不尋常的後果：一個快速旋轉的中子星。

滿足中子

想像一下在曼哈頓的寬度上，旋轉得如此之快，在幾毫秒內就完成了旋轉，現在把一個黑洞扔到上面，會發生什麼呢?

這是最根本的問題黑洞在吞咽物質的速度上有基本的限制，這就意味著中子星不會立即被摧毀，即使是兩個接觸。相反黑洞的緩慢進食會使它停留在中子星的中心，並從內部慢慢吞噬它。

當黑洞繼續供給時，中子星就會收縮，角動量守恆會使它旋轉更快——記住這個東西移動得很快。最後有可能使其中一種旋轉速度足夠快，使赤道附近的表面能夠達到逃逸速度。太陽質量中高達10%的物質會被拋向太空。

很明顯在正常情況下，中子的質量不穩定，而且這種物質會迅速發生反應，將自身轉化為原子。但是作者得出結論結果將是重的，中子豐富的原子核。這是有趣的。更重的原子核被認為是通過一個叫做r - process的物質形成的，這個過程是以中子的快速積累而命名的。這就要求它們快速地受到中子的轟擊，以致於原子沒有時間在一秒內被吸收。當重排反應最終發生時，周圍有足夠多的質子和中子形成重元素。

儘管人們普遍認為超新星會創造出r -過程可以發生的條件，但科學家們仍在努力研究這是否是真的。但《物理評論快報》上的論文認為，我們不需要超新星來形成這些重元素。它認為宇宙中重元素的分布與原始黑洞/中子星的生產路線大致相同。

作者認為這種機制可以清除各種各樣的天文謎團，從產生非重複的快速無線電爆炸的機制到我們星系的反物質生產。此外黑洞本身也可以占宇宙暗物質的10%。

但它的優點在於它能做出預測。如果我們觀察附近的kilonova或快速無線電波，引力波探測器可能會感覺到一種擾動，但這種干擾不會伴隨著由黑洞相互旋轉而引起的正常波動——原因很明顯因為黑洞已經在它的夥伴內部了。我們所要做的就是等待數年的時間，讓更多的探測器進入網路，然後等待這些事件在他們的探測範圍內發生的時間。

參考期刊：物理評論快報

作者：JOHN TIMMER

來自：arstechnica

編譯：中子星

審校：博科園

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