超新星爆发后恒星会留下一些物质,这些物质有可能会变成? A 白矮星 B 黑洞 C 彗星 D 虫洞
- 教育综合
- 2023-11-04 07:57:16
超新星爆发后形成什么
1、大质量恒星发生超新星爆发形成。银河系中绝大多数的恒星级黑洞,大部分都是由大质量恒星发生超新星爆发形成的,当质量超过太阳30倍的恒星到了主序星阶段的末期,其内部的核聚变,开始生成铁元素的时候,就会发生超新星爆发,这一瞬间,恒星内部的辐射压消失,引力完全占据主导作用,然而由于恒星的庞大质量,所以所有的物质都会向中心集中,在这一时刻恒星内部的高温高压,就会直接形成一个黑洞,而这个黑洞会迅速吸收恒星的物质,成为一个质量在太阳三倍以上的黑洞。所以大部分的恒星级的黑洞都在太阳质量的3~100倍之间,不过有些恒星级黑洞会继续吸收附近恒星等天体的物质,或者与其他恒星级黑洞合并,成为质量在太阳的数百甚至数千倍的黑洞,但是质量超过太阳1000倍的恒星级黑洞非常少,因为黑洞对其他恒星物质的吸收以及黑洞的合并会历时很长时间,以如今宇宙138亿年的年龄还不足以形成很多大质量的恒星级黑洞。
2、宇宙大爆炸直接形成。我们银河系的中心黑洞人马座a*就是一个星系级黑洞,它的质量高达太阳的431万倍,已经被公布照片的m87星系中心黑洞,质量更是高达太阳的64亿倍,像这样的黑洞不可能是由恒星超新星爆发形成的,只有宇宙大爆炸的时候才可以形成如此巨大的超级黑洞。这是因为在宇宙大爆炸之时,某些区域中物质能量密度很高,从而直接形成了黑洞,这类的黑洞也是星系形成的原始力量,因为它们的强大引力可以吸附大量的物质在其周围,这些物质形成了原始的恒星,进而也就造就了星系。必须指出的是,宇宙大爆炸之时形成的黑洞也并非全都是星系级的超级黑洞,也有一些小质量黑洞,有些这样的黑洞还没有地球的质量大,它们都被称为原初黑洞。
3、星体碰撞形成。上述两种黑洞形成模式之外,星体碰撞也是一种主要的星体形成模式,有些特大质量的恒星突然间又和一颗大质量的恒星碰撞到一起,那么在巨大的质量产生的引力作用以及两者的势能作用之下,相撞的恒星就不必演化到末期发生超新星爆发才成为黑洞了,而是在引力作用和势能作用下直接撞击成黑洞,即便这两种作用达不到成为黑洞的程度,也会在短时间中加速恒星内部核聚变的层级,导致其内部直接产生铁元素发生超新星爆发进而成为黑洞。恒星之外,中子星的碰撞也会成为黑洞,因为中子星的质量也比较大,两颗中子星或者一颗白矮星与一颗中子星相撞的势能也是特别巨大的,再加上两者的质量引力作用,足以产生高温高压造就黑洞,因此恒星以及中子星的碰撞也是形成黑洞的一种常见模式。
4、高能粒子的碰撞形成微型黑洞。理论物理学家认为一些高能粒子加速到接近光速时并使其撞击到一起,也会造就出一些极其微小的微型黑洞,不过这样的黑洞小到了普朗克单位的级别,会在霍金辐射效应之下瞬间蒸发掉,所以这种黑洞的产生比较特殊,它是在人为干预的情况下产生的,宇宙中不会产生这样的黑洞。黑洞的产生基本不外乎如上4种模式,从黑洞的演变以及作用来看,它对宇宙的演变乃至星系的形成至关重要。比如我们的银河系,正是因为有了其中心黑洞人马座a*的存在,我们的银河系才能形成,而只有银河系形成了我们的太阳系也才能形成,太阳系形成才会有我们的地球和我们人类,因此,黑洞其实也是和我们人类的存在不无关系的。至于我们的宇宙怎么来的,目前并没有理论解释这一问题,不过有假说认为可能起源于一个超级巨大的黑洞中的奇点,这个起点中的物质在某一时刻达到了质量上限,或者由于某种原因失去了平衡,从而发生了大爆炸,诞生了我们的宇宙。不过关于我们的宇宙诞生之前的推测,是不可能有证据证明的。
超新星爆发可能形成白矮星吗?还是形成中子星?
首先白矮星是和太阳差不多大质量的恒星,当这颗恒星燃烧完氢元素和氦元素的时候,由于引力压缩核心会诞生一个内核,然后外围的物质会喷射出去形成星云,最终核心就是一个安静的白矮星,不在进行热核反应,慢慢的冷却成一个黑矮星。
发生超新星爆发的恒星是不会形成白矮星的,要么形成中子星,要么形成黑洞,要么什么也不剩。根据形成方式的不同,超新星可以分为两类,一种是由大质量恒星的核心坍缩所致,还有一种是由白矮星的热失控所致。
如果恒星最初的质量低于8倍太阳质量,那么,这种恒星的内部核聚变最多只会进行到碳过。由于没有足够的质量来产生足够高的温度和压力进行更重元素的核聚变反应,它们的核心将会因为没有辐射压的支撑而发生引力坍缩,直到电子简并压力撑起结构为止。这样的结果就是恒星的外层消散形成行星状星云,最终剩下不超过1.4倍太阳质量的核心残余物——白矮星。
但如果恒星最初的质量高于8倍太阳质量,那么,这种恒星的内部核聚变可以一直进行到铁。最终没有足够的辐射压来支撑,核心将会发生强烈的引力坍缩,从而引发外层的超新星爆发,最终剩下大于1.4倍太阳质量的核心残余物——中子星或者黑洞,取决于核心的质量。
而Ia型超新星的爆发原理与上述的情况不同,它们的前身是白矮星。在一个包含白矮星和红巨星的双星系统中,如果它们的距离足够近,白矮星会从红巨星那里吸积质量。直到质量逐渐增加至1.4倍太阳质量,白矮星拥有足够的质量压缩核心,并引发核心的碳核聚变。这种核聚变很快就会因为释放过多的能量而完全失控,引发白矮星爆炸为Ia型超新星,最终什么也不剩。
但无论是哪种过程,发生超新星爆发的恒星不会残留下白矮星。
超新星爆炸后 分别变成黑洞 中子星 白矮星
变成什么要看恒星爆炸前的质量,1.4倍太阳质量一下的恒星会成为白矮星,1.4至3倍太阳质量之间的恒星会变成中子星(也叫脉冲星),3倍以上太阳质量的恒星因为爆炸后种子内核的剧烈坍塌会成为黑洞。 体积的问题答案不确定,黑洞有大有小,可能比太阳还大,也可能比月球还小,中子星的直径约为十几公里,白矮星的体积和地球差不多。所以,它们的体积大小没有确定答案,除非有具体比较的对象。 以立方厘米为单位,黑洞的密度是每立方厘米150亿吨,中子星是每立方厘米10亿吨,白矮星是每立方厘米100万吨。密度上,黑洞最大,中子星其次,白矮星最小。 希望这个答案你能满意,谢谢!恒星最后都会“死亡”吗?它们最后都会变成什么呢?
恒星最后都会“死亡”吗?它们最后都会变成什么呢?
恒星形成后开始进入生命周期中的氢燃烧阶段,氢的原子核聚变成氦,并向外发放光和热。当恒星中的氢消耗掉10%时就发生收缩,恒星中心部位的温度升高到1 亿k以上。同时,由于恒星内部的活动,恒星外层被中心区域推开,膨胀的恒星变成一颗红巨星。
于是,在星球密度很大温度极高的中心部分开始发生氦的燃烧,氦核聚变成铍,碳和氧。这一阶段一直延续到恒星中心部分的氦消耗殆尽,碳和氧所占的比例大致相等时才结束。 氦的燃烧阶段结束时,星球中心区域收缩,温度重新上升。在一些质量足够大(质量至少是太阳的4倍)的恒星里,中心的温度可以达到10亿k,碳和氧的燃烧得以开始,结果形成了钠,镁,硅和硫等元素。
当恒星中心部分的碳和氧消耗殆尽并富含硅时,便开始了硅的燃烧阶段,硅转化成硫,氩和其它一些更重的元素。如果恒星通过收缩,能使内部温度升到30亿k左右,那么恒星便开始了它生命周期中的平衡阶段,形成铁及附近的一些元素。铁在所有元素中,其原子核最为稳定,因此一颗恒星能燃烧到生命的终结,将形成一个铁球,它的末日也便来临了。
垂死的恒星与自身的引力作着最后抗争,但最终还是跌进了引力深渊之中。外围各层数以万亿吨计的物质以每秒几成公里的速度朝核区坍缩,与核区发生了极为强烈的碰撞,这就是“超新星爆发”。爆发的巨大能量使恒星外围物质得以加热,铁吸收中子及能量后,在恒星熔炉的是最后阶段炼出了金,铅,铀等更重的元素。以上过程表明目前人类所利用的核 能(确切说应该是核裂变能)归根到底是久远的超新星爆发能,正如煤,石油所含的化学能是古老的太阳能一般。
超新星爆发产生的巨大激波,将恒星外围的物质抛入广阔无垠的太空;这些物质由恒星各个燃烧阶段产生的92种元素构成。恒星的一生灿烂辉粕,它的光和热孵育了生命;它亦是宇宙中神奇的炼金炉,组成我们及地球的每一个原子,都曾在那些久已熄灭的古老恒星中经受熔炼。
恒星的物质循环
第一代恒星消亡了,它归宿于白矮星,中子星和黑洞。然而悲壮的死亡中酝酿着灿烂的新生,在它们的废墟上将升起新一轮的恒星,一个有生命的宇宙时代即将拉开序幕。超新星爆发抛出的物质,在广袤的星际空间漫无目的地遨游,在碰撞和辐射的作用下,被原始星支携带着运行。几百万年过去了,这些物质因膨胀而变香稀薄,最终与原始星云混而为一了,因此宇宙中的星云不再只是由原生物质氢和氦构成,而是遭到重元素的污染;由开这种污染,恒星之外有了出现自然景观,生命,技术和能源的可能。在宇宙史纪元100亿年时,这种被“污染”的星云在引力作用下收缩,坍缩和碎裂。核子活动再度爆发,第二代恒星及行星诞生了,太阳便是其中一例。这些恒星也将开始其生命历程,最终与会因缺乏燃料而死去;它们的碎屑又与尚示聚集成恒星的原生物质一道凝聚成下一代恒星。
但这各物质的再循环并非永无止境的,原生物质会一点一点地并入新生的恒星,直至全部用完。当最后一代恒星走完它们的生命轮回而死亡时,宇宙永恒的长夜就来临了。
巨型恒星爆炸后会留下黑洞或中子星,那么这宇宙最终不得到处都是它们吗?
不会的,理由有二。 一、宇宙中不都是大质量巨型恒星,不会都爆炸形成中子星或黑洞,许多的恒星最终会形成白矮星,并最终熄灭成为黑矮星。大质量恒星数量看上去较多,原因有可能是它们的亮度大,更容易被我们发现。恒星的质量越大,演化越快,这么多的大恒星,我们发现的中子星和黑洞应该到处都是才对。但我们发现的中子星并不多,黑洞更是似有似无,说明宇宙中中子星和黑洞并不多。有科学家认为,超新星爆发不一定都会形成中子星或黑洞。超新星爆发时,恒星核收缩,外层炸开,也有可能在超新星爆发时,恒星核是收缩了,也形成了超铁元素,但形成超铁元素后,恒星核并没有继续收缩,而是也炸开了,什么也没有剩下,在原来恒星的位置上并没有形成下一篇
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