恒星级黑洞(英语:stellar black hole)是一种大质量恒星(大约20倍太阳质量,但其真实质量并未证实,而且也取决于其他变数)引力坍塌后所形成的黑洞,可以借由伽玛射线暴或超新星来发现它的踪迹,其质量是五至数十倍的太阳质量。
2月19日,国际学术期刊《科学》和《天体物理学报》的三篇文章联合发布对第一个恒星级黑洞——天鹅座X1的最新精确测量结果。国家天文台等国际联合科研团队研究发现,天鹅座X1包含了一个21倍太阳质量的黑洞,并且其自转速度极接近光速。
恒星级黑洞由大质量恒星死亡形成,是宇宙中广泛存在的“居民”,理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞。
天文学家根据黑洞质量的不同,将黑洞大致分为恒星级黑洞(100倍太阳质量以下)、中等质量黑洞(100-10万倍太阳质量)和超大质量黑洞(10万倍太阳质量以上)。恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的,是宇宙中广泛存在的“居民”。
一颗恒星演化到最后如果剩下的质量太多(大于3倍太阳质量),多到既不能形成白矮星,也不能成为中子星,一旦进入死亡阶段,就没有任何力量可以阻止这颗恒星在终极引力的作用下持续塌缩,最终形成致密的黑洞。
球状星团和矮星系中心或许有中等质量的黑洞,而在星系的中心存在着超大质量黑洞,比如银河系中心就有一个约400万倍太阳质量的超大质量黑洞。
根据广义相对论,可以存在任何质量的黑洞。质量越少,形成黑洞所需的密度就越高(史瓦西半径)。直至目前为止,还没有发现任何可以制造少于1个太阳质量的黑洞方法。但如果它们存在,它们极有可能是微黑洞。
恒星的引力坍缩是一个形成黑洞的自然过程。当恒星寿终正寝时,即所有能量耗尽后,引力坍缩是无可避免的事态。如果恒星的坍塌质量低于临介值时,将会生成白矮星或中子星的致密星。
这些星体拥有极大的质量,所以,如果致密星的质量超过此临介值时,引力坍塌会继续,然后突变为重力坍塌,形成黑洞。虽然还没证实到中子星的最大质量,但估计也有3倍太阳质量。直至目前为止,质量最小的黑洞大约有3.8倍太阳质量。
另外,也有观察证据证明有两种质量比恒星黑洞更大的黑洞,它们是中介质量黑洞(位于球状星团的中心)和超大质量黑洞(位于银河系和活动星系核的中心)。
一个黑洞最多只能拥有以下三个特性:质量、电荷和角动量(旋转)。所有自然生成的黑洞都会旋转,但并没有确实观察旋转状况。恒星黑洞的旋转是因为恒星的角动量守恒而造成的。
当物质从黑洞的伴星转移至黑洞时,在双星系统中的黑洞是可以观测到的。掉落至致密伴星的质量释放出的能量非常巨大,这使得物质的温度升高至数亿度的温度。
因此可以用X射线观察黑洞,而伴星可以用光学望远镜观测。从黑洞和中子星释放出来的能量有相同的数量级,使黑洞和中子星经常难以区分。
但是,中子星还有其他的特性。它们自转不同,并且有磁场和呈现局部的爆炸现象(热核爆炸)。每当观测到这些特性,就可以判断致密双星的伴星是中子星。
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