『钟铭聊科学』为什么引力可以使恒星坍缩成黑洞?它不是四大作用力中最弱的吗?( 二 )


那太阳够大了吧?
但你知道吗?太阳属于G型主序星 , 或者说是黄矮星 。 这意味着太阳在恒星家族中都不算大的 , 比太阳大的恒星非常多 。
『钟铭聊科学』为什么引力可以使恒星坍缩成黑洞?它不是四大作用力中最弱的吗?
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要知道 , 太阳的质量已经十分巨大 , 但是在宇宙中还存在着太阳质量好几倍 , 甚至是几十倍的特大质量恒星 。 这些恒星的引力是十分可怕的 , 自身就会受到非常大的引力作用 。 照理说 , 如果没有什么意外 , 恒星应该在引力作用下压缩成一个点 。 但问题就出现了 , 在引力挤压的过程中 , 会引发核聚变反应 。 核聚变反应会产生一个对外的压力 , 因此来对抗引力 , 形成动态平衡 。
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核聚变反应首先烧的是氢原子核 , 再然后烧得是氦原子核 , 接近只要质量足够大 , 还会继续烧碳原子核 , 氧原子核 , 一直持续产生铁原子核 。 铁原子核是最稳定的原子核 , 要促发铁原子核反应是要搭进去很多能量的 , 这意味着之前的核聚变反应是产生能量 , 而到了铁原子核则是吸能的反应 。 因此 , 只有质量达到8倍太阳质量以上 , 才可以继续反应 。 这时候 , 就会发生超新星爆炸 。
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超新星爆炸之后 , 恒星还会留下一个核 , 这个核的质量如果大于1.44倍太阳质量 , 小于3倍太阳质量 , 就会形成中子星 。 中子星其实就是引力和中子的简并力相互平衡的天体 。
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简并力其实不是四大作用力 , 它甚至不算是“力” , 而是因为中子之间不能有重叠的量子态 , 因为这种规则 , 产生了一种类似于“力”的量子效应 , 这种效应抵抗住了引力 。
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但是如果剩余的质量是大于3倍太阳质量 , 那么中子的简并力也无法定抗住引力 , 这个时候 , 按照理论应该会存在一种“夸克星” , 也就是完全由夸克构成的天体 , 夸克的简并力抵抗住引力 , 但夸克抵抗不住引力时 , 就会形成黑洞 。 但事实上 , 我们如今也没有发现任何夸克星的存在 , 因此 , 我们目前认为这类超新星爆发后 , 不是形成了中子星 , 就是形成了黑洞 。
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那你可能要问了 , 强力去哪了?
就像上文我们说到的 , 强力和弱力的作用范围很小 , 是在微观尺度上的 。 因此 , 对于宏观尺度 , 它们其实起不到什么太大的作用 。 因此 , 在恒星演变的过程中 , 强力和弱力根本起不到什么太大的作用 。 因此 , 引力可以作为主导 , 完全就是因为天体足够大 。