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一根稻草也可让中子星成为黑洞 你信吗?

任何事物都有一个临界点,一超过这个临界点,事物就会发生变化。

这是哲学里面的一个基本概念,叫量变到质变。量变是质变的积累,质变是量变的结果。量变是缓慢的渐进的,质变是突变,是升华,改变了事物的性质。

我们在平常事物中都可以体会到这一点。比如一个人的负重,你能达到200斤也压不垮,可是你到底能承受多大呢?慢慢增加,这就是量变,一直加上去,最后再加那一点点时,你终于承受不住被压垮了,最后你能承受的重量就是你能承受的临界点,到了临界点即使一点点也能够压垮你,形象的比喻就是最后一根稻草。

这就是从量变到质变的过程,是不是量变很缓慢,质变很突然?这样的例子太多了,比如试压,测试某个物体承受压力的耐力,压力也是渐渐增加,到了临界点,再增加一点点压力,就会发生断裂或破裂。

人生的生老病死也是一个量的积累和质变过程,天体演化莫不如此。哲学正是从这些自然变化的特殊规律中抽象出来的一般规律,所以放之四海而皆准。

中子星的变化当然也遵循这个规律。中子星遵循的质量规律有两个,一个是钱德拉塞卡极限,一个是奥本海默极限。

钱德拉塞卡极限是规定白矮星质量的。像太阳这样质量一直到8个太阳质量以下的恒星死亡后会坍缩成一个白矮星。8个太阳质量以下这样的恒星,死亡前不会发生超新星大爆炸,只会变成一个红巨星,最终外围气体会散逸到太空中,留下核心部分坍缩为白矮星。

但坍缩成白矮星的核心残留物质质量不能超过太阳质量的1.44倍,这就是钱德拉塞卡极限~白矮星的质量临界点。

当白矮星质量超过1.44倍太阳质量时,其电子简并压就无法抗衡引力压力,而继续坍缩,最终成为一个中子星。因此中子星质量下限是1.44倍太阳质量。

中子星的上限为奥本海默极限,是中子星的质量临界点,超过这个临界点,中子星就会继续坍缩成一个黑洞。这个极限目前还没有一个准确的临界值,一般认为在3个太阳质量左右。

2017年,法兰克福大学物理研究所主任卢西亚诺·里佐拉以及他的学生们一项研究认为,非旋转中子星最大质量不能超过2.16倍太阳质量,也就是说非旋转中子星的奥本海默极限为2.16倍太阳质量。

我们并非研究人员,所以完全没有必要纠结于这些结论到底准确不准确,只要知道中子星也有一个质量上限临界点就行了。

如此,到了那个临界点,你要加上一捆稻草,当然就过了这个临界点,就会变成黑洞了。

中子星的质量超过奥本海默极限,其中子简并压就无法抗衡巨大的引力压力,就会继续坍缩。而中子星的体积已经很接近自己的史瓦西半径了。

任何物体只要坍缩进自己的史瓦西半径(事件视界)里面,就无法遏制的向中心奇点坠落,就只能成为一个黑洞。所以中子星一旦超过质量临界点,就会坍缩成一个黑洞。

因此不管是到了白矮星还是中子星的临界点,不要说捆稻草,就是一根稻草,也会成为其最后的极限,使其成为更极端的一级天体。

不过这个精确到克级的临界点是很难把握的,目前科学界没有这个能力。而且稻草也无法搬运到中子星,这些都只能是思想实验,千万别当真。

至于钱德拉塞卡极限和奥本海默极限的来历,不是本问题讨论的范畴,以后再说吧。

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