ดวงอาทิตย์ของเรากลายเป็นหลุมดำได้ไหม


31

ดาวทุกดวงกลายเป็นหลุมดำหรือไม่? มีโอกาสที่ดวงอาทิตย์ของเราจะกลายเป็นหลุมดำหรือไม่? ถ้าใช่มันกำลังจะกลายเป็นหลุมดำใช่ไหม? สถานะของดวงอาทิตย์ในปัจจุบันตามวงจรชีวิตของหลุมดำคืออะไร? สิ่งที่จะมีผลต่อวัตถุดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะหากดวงอาทิตย์กลายเป็นหลุมดำ

ขออภัยที่มีคำถามมากมาย แต่ฉันไม่สามารถคิดถึงพวกเขาได้เพราะคำถามเหล่านี้อยู่ในใจของฉัน

คำตอบ:


40

ไม่ดวงอาทิตย์จะไม่กลายเป็นหลุมดำ

ตัวเลือกระหว่างดวงดาวทั้งสามดวง (ดาวแคระขาวดาวนิวตรอนหลุมดำ) ถูกกำหนดโดยมวลของดาวฤกษ์ทั้งหมด

ดาวฤกษ์ในลำดับหลัก (เช่นดาวส่วนใหญ่รวมถึงดวงอาทิตย์ของเรา) อยู่ในสมดุลระหว่างแรงดันภายในของแรงโน้มถ่วงและแรงดันภายนอกของพลังงานที่เกิดจากการหลอมเหลวของไฮโดรเจนที่ทำให้มัน "เผา" 1 ความสมดุลนี้ค่อนข้างคงที่จนกระทั่งดาวฤกษ์หมดเชื้อเพลิงในปัจจุบัน - ณ จุดนั้นมันหยุดการเผาไหม้ซึ่งหมายความว่าไม่มีแรงดันออกไปด้านนอกอีกต่อไปซึ่งหมายความว่ามันจะเริ่มยุบตัว มันอาจจะร้อนพอที่จะยุบตัวเพื่อเริ่มรวมฮีเลียมเข้าด้วยกันทั้งนี้ขึ้นอยู่กับว่ามีมวลเท่าใด (ถ้ามันจริงๆขนาดใหญ่ก็อาจจะดำเนินการต่อในการเผาไหม้คาร์บอนนีออนออกซิเจนซิลิกอนและในที่สุดธาตุเหล็กซึ่งไม่สามารถนำมาหลอมรวมเป็นประโยชน์.)

ในที่สุดดาวฤกษ์จะไปถึงจุดที่การยุบตัวของแรงโน้มถ่วงไม่เพียงพอที่จะเริ่มการเผาไหม้เชื้อเพลิงต่อไปในแถว นี่คือเมื่อดาว "ตาย"

ดาวแคระขาว

ถ้าดาวฤกษ์ยังคงมีมวล2ดวงน้อยกว่า 1.44 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ( จันทราเซกา จำกัด ถึง3 ) ในที่สุดแรงโน้มถ่วงจะยุบดาวไปยังจุดที่แต่ละอะตอมถูกผลักขึ้นมาถัดไป พวกมันไม่สามารถยุบตัวได้อีกเพราะอิเล็กตรอนไม่สามารถทับซ้อนกันได้ ในขณะที่ดาวแคระขาวไม่หลั่งน้ำตาแสงพวกเขาทำเช่นนั้นเพราะพวกเขาจะร้อนมากและค่อย ๆ ระบายความร้อนออกไม่ได้เพราะพวกเขากำลังสร้างพลังงานใหม่ ในทางทฤษฎีดาวแคระขาวจะมืดลงในที่สุดจนกว่ามันจะกลายเป็นดาวแคระดำแม้ว่าเอกภพยังไม่โตพอที่จะเกิดขึ้น

ดาวนิวตรอน

หากดาวที่ยุบตัวอยู่เหนือขีด จำกัด Chandraskhar แรงโน้มถ่วงจะรุนแรงมากจนสามารถเอาชนะข้อ จำกัด "อิเล็กตรอนไม่สามารถทับซ้อนกัน" เมื่อถึงจุดนั้นอิเล็กตรอนทั้งหมดในดาวจะถูกผลักให้รวมกับโปรตอนเพื่อก่อให้เกิดนิวตรอน ในที่สุดดาวทั้งดวงจะประกอบไปด้วยนิวตรอนเป็นหลักผลักขึ้นมาติดกัน นิวตรอนไม่สามารถถูกผลักเข้าไปในพื้นที่เดียวกันดังนั้นในที่สุดดาวก็ตกลงสู่การเป็นนิวตรอนบริสุทธิ์ลูกเดียว

หลุมดำ

หลุมดำเป็นขั้นตอนถัดจากดาวนิวตรอนแม้ว่าพวกเขาจะคุ้มค่าที่จะพูดคุยในรายละเอียดเพิ่มเติม ทุกอย่างในทางทฤษฎีมีรัศมี นั่นคือรัศมีที่ลูกบอลของมวลนั้นจะหนาแน่นมากจนแสงไม่สามารถหลบหนีได้ ตัวอย่างเช่นรัศมี Schwarzschild สำหรับโลกประมาณ 9 มม. อย่างไรก็ตามสำหรับมวลทั้งหมดที่เล็กกว่าที่ไหนสักแห่งระหว่างมวลดวงอาทิตย์ 2-3 เท่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะบีบเรื่องให้เล็กพอที่จะเข้าไปภายในรัศมีนั้น แม้แต่ดาวนิวตรอนก็ยังไม่ใหญ่พอ

แต่ดาวที่กลายเป็นหลุมดำคือ เราไม่รู้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับดาวฤกษ์เมื่อมันกลายเป็นหลุมดำ - ขอบของ "หลุม" นั้นเป็นเพียงรัศมี Schwarzschild - แสงจุดไม่สามารถหลบหนีได้ จากภายนอกมันไม่สำคัญว่าสสารจะยุบตัวจนถึงจุดที่นิวตรอนเริ่มทับกันไม่ว่ามันจะหยุดลงในรัศมีหรือไม่ก็ยุบตัวต่อไปจนกว่ามันจะแตกสลายกฎทางกายภาพที่รู้จักทั้งหมด ขอบยังคงเหมือนเดิมเพราะมันเป็นเพียงทางลัดตามความเร็วของการหลบหนี


1 ฉันไม่สนใจเฟสยักษ์แดงที่นี่เนื่องจากมันเป็นเพียงความล่าช้าในขั้นตอน "หมดเชื้อเพลิง" โดยทั่วไปแก่นคือฮีเลียม "เถ้า" ในขณะที่กระบวนการหลอมไฮโดรเจนจะเกิดขึ้นไกลออกไป เมื่อหมดแล้วคุณจะได้รับโนวาและการล่มสลายจะดำเนินต่อไป

2เช่นเดียวกันฉันไม่สนใจมวลที่ดาวหลั่งในเฟสโนวาที่หลากหลาย มวลทั้งหมดที่ได้รับจะขึ้นอยู่กับเศษที่เหลือทิ้งไว้

3 ทุก แหล่งที่ ฉัน พบ สำหรับมวล Chandrasekhar ยกเว้น Wikipedia ให้มวลสุริยะ 1.44 หรือ 1.4 (ซึ่งเข้ากันได้) Wikipedia ให้ 1.39 และให้อย่างน้อยหนึ่งแหล่งที่จะสำรองหมายเลขนั้น


1
@ HDE226868 - เยี่ยมมาก! ฉันลืมไปแล้วจริง ๆ ว่า 1.4 เป็นมวลหลังการล่มสลายไม่ใช่น้ำหนักดั้งเดิม ฉันได้รับการปรับปรุงให้ชัดเจนยิ่งขึ้น
Bobson

ในเรื่องของ "คนแคระดำ" - นี่คือสิ่งหนึ่ง: astronomy.com/news/2014/06/…
Riot

คนแคระ -> คนแคระ (เว้นแต่คุณจะเป็นโทลคีน) ดาวนิวตรอนไม่ใช่ลูกบอลขนาดใหญ่ของนิวตรอนและการยุบตัวที่เกิดขึ้นในแกนเหล็กของดาวมวลสูงที่มวล Chandrasehkar มีค่าน้อยกว่า 1.39 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ - เช่น 1.2
Rob Jeffries

@ RobJeffries - คุณพูดถูกเกี่ยวกับการสะกดคำ แต่ฉันไม่เห็นด้วยกับส่วนที่เหลือ ถ้าดาวนิวตรอนไม่ได้เป็นมวลของนิวตรอนที่เป็นของแข็งมันคืออะไร? และคุณมีแหล่งที่มาสำหรับขีด จำกัด นั้นหรือไม่?
Bobson

-1 ตำรามาตรฐานใด ๆ - เช่น "หลุมดำดาวแคระขาวและดาวนิวตรอน" โดย Shapiro และ Teukolsky ดาวนิวตรอนประกอบด้วยเปลือกนอกของอิเล็กตรอนที่เสื่อมสภาพและนิวเคลียสที่อุดมไปด้วยนิวตรอน และเปลือกภายในของอิเล็กตรอนนิวตรอนอิสระและนิวเคลียสที่อุดมด้วยนิวตรอน ของเหลวนิวตรอนประกอบด้วยนิวตรอนเป็นหลัก แต่ด้วยอิเล็กตรอนและโปรตอนที่เสื่อมสภาพ แกนกลางที่มีองค์ประกอบที่ไม่แน่นอน แต่อาจรวมถึงการควบแน่นของ mesonic มิวออน; ขั้นตอนไฮเปอร์และ / หรือควอร์ก ไม่มีข้อโต้แย้งใด ๆ กับข้อความที่ระบุว่า "นิวตรอนเป็นหลัก"
Rob Jeffries

3

ฉันไม่ใช่นักดาราศาสตร์เพียงผู้ที่กระตือรือร้น แต่ฉันเชื่อว่าวิธีเดียวที่ดวงอาทิตย์อาจกลายเป็นหลุมดำคือเมื่อกาแลคซี Andromeda และกาแล็กซี่ทางช้างเผือกชนกันถ้าดาวของเรารวมกับดาวดวงอื่นและมวลของ สองดีมากพอที่จะสร้างหลุมดำได้ อย่างไรก็ตามจากสิ่งที่ฉันได้อ่านแม้จะมีกาแลคซีขนาดใหญ่และจำนวนดาวที่ไร้สาระอยู่ภายในพวกมันเพราะดาวเคราะห์และดาว (โดยเฉพาะที่ขอบด้านนอกของกาแลคซี) นั้นอยู่ห่างไกลจากการชนจริง ๆ

แหล่งข้อมูลบางอย่าง (ไม่มีใครพูดถึงสถานการณ์หลุมดำ): https://www.youtube.com/watch?v=2WEI8WBJkKk https://www.youtube.com/watch?v=7uiv6tKtoKg http: // www .space.com / 15947-น้ำนม Andromeda-กาแลคซีชนจำลอง-video.html


ส่วนใหญ่ของคำตอบนี้ไม่มีส่วนเกี่ยวข้องกับคำถามคุณช่วยทำความสะอาดและเพิ่มรายละเอียดที่เกี่ยวข้องได้ไหม
Donald.McLean

คำตอบง่ายๆคือไม่มันจะไม่เกิดขึ้น ฉันได้เสนอสถานการณ์ที่เป็นไปได้ซึ่งดาวของเราอาจกลายเป็นหลุมดำหรืออย่างน้อยก็เป็นส่วนที่สนับสนุนมัน ฉันไม่เข้าใจว่ารายละเอียดใดไม่เกี่ยวข้องกับคำถาม ฉันได้แก้ไขคำตอบเพื่อรวมแหล่งข้อมูลบางอย่างเกี่ยวกับการชนกัน แต่ไม่มีรายละเอียดสำหรับสถานการณ์หลุมดำสมมุติเนื่องจากเป็นโซลูชันสร้างสรรค์ของฉันเอง (ถึงแม้ว่าจะไม่น่าจะไม่ซ้ำกัน) ที่ยังไม่ได้เสนอในหัวข้อนี้ .
GingerBeard
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.