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宇宙中極難出現黑矮星,只因白矮星中子星冷卻時間長嗎?還有原因

中子星都是表面溫度極高的星體,最高的可達千億攝氏度以上,低的也有幾十萬攝氏度,那麼中子星溫度會下降嗎?最終會冷卻下來嗎?

當然會的!在極其漫長的時間幅度內,就連宇宙都會冷卻下來(熱寂),何況是中子星呢?

然而實際情況和我們想的不太一樣,完全冷卻的中子星幾乎不會出現,這又是為什麼呢?

中子星是大質量恆星發生超新星爆發後的產物,一般認為原始質量在太陽的8到30倍的恆星到了晚年會發生超新星爆發,之後在它的內部將形成一顆中子星,這顆中子星的體積大概只有十公里左右,然而其質量卻比太陽還大,其初始溫度可以高達1500億攝氏度,理論上講,從它形成開始就一直處於降溫的過程中,最終它會消耗掉自身保有的能量,溫度降到和宇宙背景輻射相似,這時它將變成一個黑球,一般稱之為黑矮星(白矮星演化到後期階段也是黑矮星),但是其降溫過程很可能長達200億年,比如今宇宙的年齡還長。

然而事實上,這種情況卻又極難發生,甚至可以說是不可能發生,因為中子星形成之後,雖然其溫度會有大幅度的降低,然而降低到一定程度的時候則會在一個基本固定的溫度範圍內維持很長時間,為什麼會發生這種情況呢?原因其實也很簡單,就是中子星會不斷的吸收其他物質到它的星球表面上。

我們都知道中子星是有強大引力場的星體,當恆星發生超新星爆發形成中子星的時候,原恆星大多數的物質都會拋灑到宇宙空間中,但是有一部分物質則會在中子星的引力作用下被中子星吸收到表面,而中子星的表面又有著極高的溫度,表面物質受到中子星的強大引力也會產生極端的壓力,這個時候在中子星的表面就會發生核聚變反應,那麼這樣的話,只要中子星能一直吸收物質,它的表面就可以一直有核聚變反應,因此它就可以一直維持核聚變發生的溫度,這樣的話,它的降溫現象基本就停滯了。

可能有的朋友要說了,那麼中子星不吸收物質不就完了嗎?但是這樣的設定卻又是不成立的,宇宙很大,宇宙空間中的物質也很豐富,發生超新星爆發的中子星周圍基本都有著大量的物質元素,足夠它吸收很多很多年的,有的中子星甚至有伴星,它可以不斷的從伴星上吸取物質。

我們知道一個星體如果不斷的吸收物質,那麼它的質量就會變大,中子星當然也是這樣,所以中子星的質量也會增加,當其超過三倍太陽的時候,超過奧本海默極限的它就會進一步形成黑洞,那麼這樣一來,它的溫度就要比它剛成中子星的時候還要高得多了。

所以,雖然中子星剛形成時高達千億攝氏度,但成為冰冷的黑球卻沒那麼簡單,中子星雖然有完全冷卻下來的可能,但實際上卻極難出現,比中子星稍小的白矮星也是如此,這也是宇宙中很難出現黑矮星的原因之一了(另一個原因是中子星和白矮星形成黑矮星的時間十分漫長,約需要200億年左右,而我們的宇宙至今才不過138億年,即使到了200億年的年齡,黑矮星也很難出現 )。


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