中子星和白矮星最终的结局,是变成黑矮星还是爆炸?

Question

如题所述

Answer 1

中子星和白矮星是恒星演化至生命周期末期的产物，具有极高的密度。中子星的质量每立方厘米可达8000万至20亿吨，而白矮星则每立方厘米重约100公斤至10吨。在恒星核心不再进行核聚变反应后，这些星体会逐渐冷却并辐射掉其初始热量。理论上，当它们的表面温度降至接近宇宙背景辐射温度时，将变成不发光也不发热的黑矮星。然而，由于中子星和白矮星散热过程极为缓慢，可能需要长达200亿年，远超宇宙当前的年龄，因此天文学家认为我们尚未在宇宙中观察到黑矮星的存在。
实际上，由于中子星和白矮星形成时周围通常存在大量气态物质，这些物质部分会因引力作用回落到星体上，形成大气层，起到一种隔热层的作用。此外，某些中子星和白矮星附近存在恒星，它们可以从这些恒星吸取气态物质，表面温度极高的条件下，这些物质可能会引发氢元素的核聚变，从而为星体补充热量。因此，中子星和白矮星降温并不容易，且如果吸收的氢元素过多，还可能引发爆炸。例如，质量达到太阳1.44倍的碳氧内核白矮星可能会发生热核爆炸，这种爆炸在天文学上称为Ia型超新星爆发，之后白矮星通常会变成星云，失去内核。类似地，中子星在吸收足够物质后也可能转变为夸克星或黑洞，黑洞则会将大部分物质吸入其奇点。
即便假设中子星和白矮星能够经过200亿年的冷却，在此期间它们也有可能与其他星体相互作用，除了爆炸的可能性外，合并融合也是很可能发生的事件。这些复杂的相互作用显著降低了它们演变成黑矮星的可能性。这一现象表明，宇宙中星体的演变是极其复杂的，受到外部环境的影响，即使是恒星死亡后留下的残骸——中子星和白矮星也不例外。