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當恆星和中子星相撞,只會成為黑洞嗎?也會產生這種「寄生怪胎」

中子星是一種質量密度很大的天體,雖然它的個頭很小,通常直徑在10到20公里之間,但是它的質量卻比太陽還大,在太陽質量的1.5到3倍之間,小於這個數值會成為白矮星,大於這個數字就會成為黑洞。 由於宇宙中的恆星大多都是多星系統,所以當中子星形成後還會和多星系統中的其他正在進行核聚變的恆星發生碰撞,那麼如果中子星和這些恆星發生碰撞,會發生什麼情況呢?

像太陽這樣發光發熱的恆星,又稱為主序星,它的質量範圍相對於中子星就比較大,其可以是太陽質量的8%,也可以是太陽質量的120倍。由於恆星質量的不同,所以中子星和不同的恆星主序星相撞,會發生不同的結果。

一般理論認為,如果中子星和相撞的主序星質量不大於三倍太陽,那麼撞在一起後,會加速主序星的核聚變反應,但最終還會形成中子星,也就是說兩者合二為一還是中子星;而如果是大於三倍太陽的質量,那麼也就超過了奧本海默極限,最終它們會成為一個黑洞,但無論是形成中子星還是黑洞,這一過程都會伴隨一次超新星爆發。

有一種情況很特殊,中子星會和一些恆星形成索恩-祖特闊夫天體,不了解天文學的人可能對這個名詞比較陌生,這個名字其實包含了兩個天文學家,其中索恩就是前年很火爆的美國科幻電影《星際穿越》中的科學顧問,此人名叫基普.索恩,此人還於去年獲得了諾貝爾獎;而祖特闊夫是波蘭天文學家,名叫安娜.祖特闊夫。

這兩個人於1977年提出一種新理論,他們根據推論認為,如果中子星與紅巨星或者紅超巨星相撞的話,就會形成一種新天體,這種天體以中子星為核心,也就是說裡面是中子星,外面則是紅巨星,或者說是大恆星裡面包著一個小恆星,所以有人稱這種星體為恆星的「寄生怪胎」,但是這種星體能穩定運行10萬到100萬年,質量越小時間越長,不過這樣的星體非常少,天文學家預估銀河系中可能有10到200個左右,可以說是一種奇葩的存在

那麼為什麼中子星能和紅巨星或者紅超巨星形成這種天體呢?這是因為通常紅巨星和紅超巨星的體積都比較大,物質比較稀薄,比如當太陽變成紅巨星的時候,它的體積會吞併地球的軌道,水星和金星當然也會被它吞到肚中。所以如果紅巨星或紅超巨星是個多星系統,而有一個中子星和它距離很近的話,一旦相撞,小個子的中子星就能輕鬆鑽入紅超巨星的體內,成為恆星中的恆星。

中子星進入紅巨星體內時,以強大的引力收縮其體積,把大部分物質變成自己的吸積盤。中子星就像在紅巨星中孕育,紅巨星在其強大的引力和溫度下發生核聚變,會導致中子星的質量越來越大,一旦超過奧本海默極限,就會在超新星爆發中坍縮成黑洞。沒有超過的話,那麼這兩個星體將會融合成一顆大質量中子星,這個過程卻長達十萬年以上。這個過程中,中子星會在紅巨星的內部攪盪個天翻地覆,所以它也是在加速紅巨星或者紅超巨星的死亡

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