词条 | 黑洞引爆器 |
释义 | 简介恒星被挤压成“薄煎饼”的最惊人后果是其中热核爆炸的发生。支配着能量流的热核反应速率密切地依赖于温度。对于一颗处在流体静力学平衡中的恒星,如像太阳,其中心密度是100克/立方厘米,温度是开氏1500万度。在这种“正常”条件下,占支配地位的核反应是氢聚变,反应速率极其缓慢(见第4章)。 如果一颗恒星碰巧落到了巨型黑洞的洛希限度以内,其中心温度就会在0.l秒内升至10亿度。就像导致超新星爆发的情况那样,热核链反应被大大加速了。在这个短暂的加热时间里恒星中的氢并不能聚合,但那些原先处在呆滞状态的较重元素,如氦、氮和氧,却能在瞬间转变成更重的元素,并释放出能量。恒星煎饼里发生了热核爆炸,成了一种“偶然的超新星”。 影响这种爆炸的影响是深远的。一部分恒星碎片作为高温气体云块被吹离黑洞的控制范围,并能携带所有与之碰撞的其他云块一起远去,其余碎片则迅速地落向黑洞,产生短暂的辐射爆发。像超新星一样,恒星薄饼也是制造重元素的熔炉,然后又把这些元素遍撒于星系之中。不过,计算表明,恒星饼所产生的重元素比例与超新星所产生的稍有不同,因此在不久的将来就可能从靠近活动星系核心的云的辐射谱中探测这些元素,从而为恒星被巨型黑洞所炸碎的过程提供直接证据。 超新星和恒星饼的热核爆炸的起因都是引力。对于超新星,恒星自身的引力场使它不能保持稳定,通过核心的坍缩而引起爆发。对恒星饼来说,则是黑洞的引力场从外部压缩恒星,并使它爆发。 罕见性这种由黑洞的极强引力导致恒星爆发的事件是罕见的。进入黑洞洛希限度的恒星数目本身就很有限,在活动星系核里大约是每年1颗,而在银河系核心则是每1000年1颗,而这些恒星中只有十分之一能足够地深入,以至于爆发。但是,潮汐力并不是制造恒星饼的唯一手段。在10亿M的超大质量黑洞附近,高速飞行的恒星之间的迎头相撞是相当常见的(大约每年10次)。这种相撞也可以形成暂现的恒星饼,因此,恒星饼爆发现象可以在几乎不活动的星系和类星体中起同样重要的作用,区别只在于前者的中心黑洞质量不很大,恒星饼是由潮汐效应制造;而后者有更大的黑洞,恒星饼是产生于恒星的碰撞。 |
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