黑洞引爆器

恆星被擠壓成“薄煎餅”的最驚人後果是其中熱核爆炸的發生。支配著能量流的熱核反應速率密切地依賴於溫度。對於一顆處在流體靜力學平衡中的恆星,如像太陽,其中心密度是100克/立方厘米,溫度是開氏1500萬度。在這種“正常”條件下,占支配地位的核反應是氫聚變,反應速率極其緩慢(見第4章)。

基本介紹

  • 中文名:黑洞引爆器
  • 簡介:熱核爆炸的發生
  • 支配著能量流:熱核反應速率
  • 影響:產生短暫的輻射爆發
簡介,影響,罕見性,

簡介

恆星被擠壓成“薄煎餅”的最驚人後果是其中熱核爆炸的發生。支配著能量流的熱核反應速率密切地依賴於溫度。對於一顆處在流體靜力學平衡中的恆星,如像太陽,其中心密度是100克/立方厘米,溫度是開氏1500萬度。在這種“正常”條件下,占支配地位的核反應是氫聚變,反應速率極其緩慢(見第4章)。
如果一顆恆星碰巧落到了巨型黑洞的洛希限度以內,其中心溫度就會在0.l秒內升至10億度。就像導致超新星爆發的情況那樣,熱核鏈反應被大大加速了。在這個短暫的加熱時間裡恆星中的氫並不能聚合,但那些原先處在呆滯狀態的較重元素,如氦、氮和氧,卻能在瞬間轉變成更重的元素,並釋放出能量。恆星煎餅里發生了熱核爆炸,成了一種“偶然的超新星”。

影響

這種爆炸的影響是深遠的。一部分恆星碎片作為高溫氣體雲塊被吹離黑洞的控制範圍,並能攜帶所有與之碰撞的其他雲塊一起遠去,其餘碎片則迅速地落向黑洞,產生短暫的輻射爆發。像超新星一樣,恆星薄餅也是製造重元素的熔爐,然後又把這些元素遍撒於星系之中。不過,計算表明,恆星餅所產生的重元素比例與超新星所產生的稍有不同,因此在不久的將來就可能從靠近活動星系核心的雲的輻射譜中探測這些元素,從而為恆星被巨型黑洞所炸碎的過程提供直接證據。
超新星和恆星餅的熱核爆炸的起因都是引力。對於超新星,恆星自身的引力場使它不能保持穩定,通過核心的坍縮而引起爆發。對恆星餅來說,則是黑洞的引力場從外部壓縮恆星,並使它爆發。

罕見性

這種由黑洞的極強引力導致恆星爆發的事件是罕見的。進入黑洞洛希限度的恆星數目本身就很有限,在活動星系核里大約是每年1顆,而在銀河系核心則是每1000年1顆,而這些恆星中只有十分之一能足夠地深入,以至於爆發。但是,潮汐力並不是製造恆星餅的唯一手段。在10億M的超大質量黑洞附近,高速飛行的恆星之間的迎頭相撞是相當常見的(大約每年10次)。這種相撞也可以形成暫現的恆星餅,因此,恆星餅爆發現象可以在幾乎不活動的星系和類星體中起同樣重要的作用,區別只在於前者的中心黑洞質量不很大,恆星餅是由潮汐效應製造;而後者有更大的黑洞,恆星餅是產生於恆星的碰撞。

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