致密天体:白矮星、中子星与黑洞

恒星级黑洞

当一颗真正的大质量恒星——比太阳重许多倍——耗尽燃料时,大自然中没有任何力量能撑住它的核心。气体压力不行,电子简并不行,连撑住中子星的中子简并也不行。核心干脆无限地塌缩下去,把它的质量塞进一个连光都无法逃出的区域。其结果就是恒星级黑洞:恒星所能挖出的最致密、最极端的坟墓,质量从约三个到几十个太阳质量不等。

尽管声名可畏,这些黑洞在物理尺寸上其实很小。一个十个太阳质量的黑洞,其事件视界——那道有去无回的界线——直径仅约三十公里,比一座城市还小。从远处看,它的引力平平无奇;假如太阳被神奇地换成一个同等质量的黑洞,地球会一如既往地继续公转,因为黑洞的吸力并不比任何同等质量的天体更强。危险只在于靠近它——在那里引力会变得无可抵挡。

恒星级黑洞有别于潜伏在星系中心的超大质量黑洞(数百万到数十亿个太阳质量);后者以其他方式形成,属于另一个主题。我们通过恒星级黑洞对X射线双星中伴星的影响来寻找它们,并越来越多地通过两个黑洞彼此盘旋并合时释放的引力波来寻找。一个至关重要的纠正:黑洞不是宇宙吸尘器。它并不会在星系里四处游荡「吸食」恒星——物质只有在误入近旁时才会落入,正如它落向任何致密质量时一样。

假如太阳被瞬间换成一个恰好一个太阳质量的黑洞,天空会陷入黑暗,但地球的轨道丝毫不会改变。那个黑洞的事件视界直径仅约三公里——可行星们仍会安然无恙地绕着它转上数十亿年。

质量相同,轨道不变:黑洞的吸力并不比它取代的恒星更强。

黑洞不是吸尘器。它在远处的引力与任何同等质量的天体相等;东西只有靠得足够近才会落入,与落向任何恒星并无二致。

又称
stellar black holecollapsar remnant恒星级黑洞恒星质量黑洞