黑洞可能在太陽(yáng)中心！ ？ 《霍金星球》假說(shuō)7月29日星期二20點(diǎn)02分 謝謝！ 這是宇宙飛船ch中的人的捕獲。 這次是“內(nèi)含黑洞的特殊恒星性質(zhì)”的主題進(jìn)行解說(shuō)。 https://www./embed/Yhw-TvxLUmE?rel=0&wmode=transparent 宇宙誕生后不久就存在的非常小的黑洞有可能被捕獲在恒星的內(nèi)部。 根據(jù)最初提出這個(gè)想法的斯蒂芬霍金的名字，將內(nèi)部潛伏著非常小的黑洞的假設(shè)恒星稱為“霍金星有時(shí)稱為“”。 馬克斯·普朗克天體物理學(xué)研究所等國(guó)際研究小組對(duì)霍金星的特征和進(jìn)化等進(jìn)行了分析。 本文將談?wù)勛钚卵芯恐邪l(fā)現(xiàn)的霍金星球的性質(zhì)。 ●假說(shuō)中的“霍金星”一般來(lái)說(shuō)，研究人員認(rèn)為，恒星有可能捕獲漂浮在宇宙空間中的極小黑洞，并長(zhǎng)期穩(wěn)定地存在于其中。 內(nèi)部攜帶了非常小的黑洞的恒星有時(shí)被稱為“霍金星”。 ○霍金星球內(nèi)在的特殊BH一般來(lái)說(shuō)，黑洞是在重30倍以上的超大質(zhì)量恒星結(jié)束一生時(shí)，大質(zhì)量星因自身強(qiáng)大的重力被壓縮到極限而形成的超高密度天體。 在這種一般的形成方案中，認(rèn)為黑洞的質(zhì)量存在相當(dāng)于太陽(yáng)2~3倍左右的下限值，低于該下限值時(shí)，形成的不是黑洞而是中子星。 因此一般的黑洞比太陽(yáng)還重，對(duì)恒星的重力影響非常強(qiáng)大，不可能在恒星內(nèi)部長(zhǎng)期穩(wěn)定存在。 Credit:MPA，background image:wikimedia/creative commons 但是在原始黑洞( Primordial Black Hole，PBH )這個(gè)特殊分類的黑洞中，也可能存在質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于太陽(yáng)的東西。 如果是小于一定質(zhì)量的PBH，應(yīng)該可以在影響不明顯的情況下穩(wěn)定地存在于恒星內(nèi)部。 “霍金星”中內(nèi)在的黑洞不是一般的黑洞，而是小巧的PBH。 ○原始黑洞( PBH )我會(huì)再深入一點(diǎn)關(guān)于PBH的。 一般認(rèn)為，PBH并不是在大質(zhì)量星的臨終瞬間誕生的，而是在宇宙誕生后的“通貨膨脹”后不久誕生的。 這個(gè)PBH有可能大量存在于宇宙中，以至于也是暗物質(zhì)的候補(bǔ)之一，其中有些PBH的概率非常低，但與恒星碰撞也不奇怪。 原始黑洞理論上不存在其形成瞬間的質(zhì)量下限值。 盡管如此，由于黑洞會(huì)因被稱為“霍金輻射”的現(xiàn)象而蒸發(fā)，誕生時(shí)質(zhì)量不足10億噸的PBH，在至今為止的138億年間應(yīng)該已經(jīng)消失了。 但是理論上，也存在著大大低于一般黑洞質(zhì)量下限值的極小的PBH，甚至其現(xiàn)在也有可能存在于太陽(yáng)內(nèi)部。 ●如果太陽(yáng)是霍金星球會(huì)怎么樣？Credit:MPA，background image:wikimedia/creative commons 那么，有太陽(yáng)質(zhì)量的“霍金星”時(shí)，該恒星會(huì)如何進(jìn)化呢？ 進(jìn)行最新分析的國(guó)際研究小組表示，該恒星的進(jìn)化方案似乎很大程度上取決于內(nèi)在PBH的質(zhì)量。 前提是，PBH的質(zhì)量在太陽(yáng)的百萬(wàn)分之一以下時(shí)，影響非常小，無(wú)法通過(guò)外部恒星的觀測(cè)檢測(cè)出異常。 也就是說(shuō)，現(xiàn)在的太陽(yáng)也有可能含有不足太陽(yáng)質(zhì)量百萬(wàn)分之一的PBH。 如果吸收了更多質(zhì)量的PBH，或者PBH在恒星內(nèi)部生長(zhǎng)獲得了更多的質(zhì)量，恒星的性質(zhì)就會(huì)開(kāi)始觀測(cè)到異常。 Credit:MPA 那么作為具體的劇本，介紹太陽(yáng)質(zhì)量恒星誕生之初，就包含著質(zhì)量為其1000億分之一的PBH時(shí)的模擬結(jié)果。 左右都是太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，但右邊是質(zhì)量為太陽(yáng)1000億分之一的黑洞。 橫軸表示恒星的年齡，縱軸表示半徑，46億年左右的縱虛線表示現(xiàn)在太陽(yáng)的年齡。 模擬結(jié)果表明，即使內(nèi)在PBH，目前太陽(yáng)年齡時(shí)恒星大小也沒(méi)有變化。 但是黑洞通過(guò)一點(diǎn)點(diǎn)吞噬恒星內(nèi)部的物質(zhì)而逐漸增加影響力，恒星在60~70億歲的時(shí)候，內(nèi)含黑洞的話會(huì)更快肥大化。 被PBH強(qiáng)大重力捕捉的周圍物質(zhì)形成圍繞PBH的圓盤(pán)狀超高溫結(jié)構(gòu)。 在內(nèi)含PBH的霍金星球上，黑洞周圍的超高溫結(jié)構(gòu)有時(shí)會(huì)取代核聚變成為星星的能量來(lái)源。 將PBH周圍的超高溫結(jié)構(gòu)的光度(釋放能量的強(qiáng)度)，以下簡(jiǎn)稱為“PBH的光度)不起作用。 在此基礎(chǔ)上，我們來(lái)看看內(nèi)含PBH的恒星進(jìn)化過(guò)程中的光度變化吧。 Credit:Bellinger et al.(2023 ) 左邊顯示的是不具有PBH的普通太陽(yáng)質(zhì)量恒星的光度變化，右邊顯示的是內(nèi)在PBH為太陽(yáng)質(zhì)量的1000億分之一的太陽(yáng)質(zhì)量恒星的演化所伴隨的光度變化。 橫軸表示年齡，縱軸表示光度。 垂直虛線表示現(xiàn)在太陽(yáng)的年齡( 46億歲)。 另外，紅色曲線表示核聚變的光度，黑色曲線表示“PBH的光度”。 從太陽(yáng)質(zhì)量恒星形成初期開(kāi)始，內(nèi)含質(zhì)量為其1000億分之一的PBH時(shí)，恒星會(huì)慢慢吸收中心部的物質(zhì)，在距今10~20億年內(nèi)核聚變開(kāi)始衰退，不久就會(huì)停止，而是“PBH的光度”增大。 恒星達(dá)到70億歲時(shí)，PBH的質(zhì)量會(huì)增長(zhǎng)到太陽(yáng)的千分之一。 含有PBH的恒星，恒星整體以比通常快得多的速度膨脹，整體的光度也迅速增大。 但最終不會(huì)像普通恒星晚期階段的紅色巨星那樣膨脹，光度也不會(huì)變大。 另外，如果從太陽(yáng)質(zhì)量恒星形成之初就存在質(zhì)量為其100億分之一的PBH，則PBH會(huì)更迅速地生長(zhǎng)。 這種情況下，即使在誕生46億年的時(shí)候，預(yù)計(jì)也會(huì)擁有數(shù)倍于太陽(yáng)的光度，所以這個(gè)劇本與現(xiàn)實(shí)中的太陽(yáng)明顯矛盾。 總結(jié)這次的話，、首先，小PBH的影響很小，不可否認(rèn)，現(xiàn)在的太陽(yáng)也有可能存在不足太陽(yáng)質(zhì)量百萬(wàn)分之一的PBH。 另外，從太陽(yáng)形成初期開(kāi)始就包含PBH的情況下，該P(yáng)BH的初始質(zhì)量不會(huì)超過(guò)太陽(yáng)的1000億分之一。 而且，假設(shè)太陽(yáng)中存在PBH，也可能要到幾億多年后才能知道其事實(shí)。 通過(guò)發(fā)現(xiàn)與包含在此次模擬中得到的PBH的恒星特征一致的特殊恒星，可以將其確定為“霍金星”，并且，作為假說(shuō)中天體的PBH的存在也備受期待。 https://IOP science.IOP.org/article/10.3847/1538-4357/ad 04 de |
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