火之舞;如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何?

作者:admin 时间:2021-01-12 14:03:05 阅读:20

如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何火之舞?

如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何?

太阳是我们这个星系的核心,通过内部的核聚变向外释放着光和热,地球围绕着这个核心进行周期性的公转,形成了四季之分,同时也无时无刻不在接收着太阳辐射的能量,推动自身的发展以及生命的演化火之舞。太阳系内的八大行星在绕太阳运转,其旋转产生的离心力与太阳和行星之间的万有引力相平衡,从而维持着轨道的稳定,保证行星不被太阳吸入,也不会在转动的过程中被甩出太阳系。那么,我们现在脑洞大开一下,假如有一颗和太阳体积差不多的冰球与太阳相撞,会发生什么呢?

如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何?

恒星内部的核聚变以太阳为例,其内部产生核聚变,建立在其形成过程中,不断从周围吸收星际物质的基础之上。当吸聚的物质达到一定程度之后,在自身重力的作用下,中心位置会不断地发生物质的塌缩,温度和压力持续升高,一方面使得组成物质原子的运动速率不断加快,动能增加火之舞;另一方面组成物质原子之间的距离不断缩短。高温高压的条件,将使组成物质原子核以外的电子挣脱原子核的束缚,从而发生电离现象,形成自由电子和带正电的离子。而氢元素只有一个核外电子,发生电离的条件在所有元素中是最容易的。

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这种情况发生以后,氢元素原子在内部变成了只剩下原子核(一个质子)的状态,一旦温度达到1000万摄氏度,那么两个质子的热运动剧烈程度将会使它们之间的距离进一步缩小,从而强力开始起到至关重要的作用,强力使得互相靠近的质子发生碰撞,结合形成由双质子构成的氦2核,同时释放一个正电子火之舞、一个中微子,不过氦2核很不稳定,很快就会衰变为氘,释放出两个光子。太阳内部的核聚变就此拉开帷幕,不过这只是链式反应的第一步。

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接下来火之舞,聚合形成的氘,在温度继续上升过程中,在强力的作用下会与另外一个质子进行结合,形成氦3核,释放一个光子。然后,两个氦3核在强力作用下继续发生碰撞,形成具有两个质子和两个中子的氦原子核,释放两个质子。被释放出的两个质子继续参加上述聚变的过程。此时,一个完整独立的核聚变链式反应完成了,总的结果就是四个氢原子最终聚合为一个氦原子,释放两个正电子、两个中微子和两个光子。正电子在产生之后会迅速与电离的自由电子发生湮灭,释放两个光子。

如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何?

恒星的质量不同,核心处的温度会有所差别,最终能够达到不同元素核聚变的能力也不一样。恒星的质量越大,其内核温度就会越高,最终聚变的产物也会越复杂,从氢到氦,从氦到碳,再到氮、氧、硅等,由于铁元素的结合能最高,其发生核聚变时所需要的能量要比释放的能量要多,因此恒星内部的核聚变一直到铁就到头了。

如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何?

恒星的碰撞在银河系中不乏有恒星相碰撞的案例,虽然我们还没有通过天文望远镜捕捉到这样的盛况,但是却可以通过实验模拟的方式得知两颗恒星相撞时所发生的现象。

如果一个太阳大小的冰球和太阳相撞,会如何?

如果两颗恒星由于各方原因,距离越来越近,一旦二者共同旋转时产生的离心力,不足以支撑万有引力作用时,就会发生互相跌落的状况。

在碰撞前,两颗恒星一般都会互相高速绕转,巨大的引力势能转化为动能,越靠近环绕速度越快,同时释放越来越多的引力波。

当碰撞发生时,在两颗恒星的接触面的垂直方向产生一个强大的冲击波面,一部分恒星组成物质就会沿着碰撞的方向抛出去,同时原本独立存在的磁场在此过程中也会互相交织,从而释放大量的磁能,很多气体物质也被抛出去。

当两颗恒星的总质量不太大时,那么这些被抛出去的物质,会在恒星引力的作用下,很大一部分就又重新被吸入恒星内部,从而两颗恒星最终会聚合在一起,经过一段时间的反复震荡以后慢慢趋于稳定。

假如两颗恒星的总质量很大,比如达到太阳质量的1.4倍以上时,就会直接引发超新星爆发,最后形成中子星。

和太阳体积差不多的冰球太阳的体积为1.412*10^18立方千米,我们假设冰球的密度恒定,其值为0.9*10^3kg/m^3,那么这颗冰球的总质量将达到1.27*10^30公斤,我们可以看出,其质量与太阳的质量差不了多少,大约是太阳质量的63%。

那么这么大质量的冰球,在实际情情况下是不可能存在的,因为表层的冰结构,不能支撑其向内的巨大重力作用,势必会发生塌缩。在理论上,只要一个物体,其质量达到太阳的0.08倍,其内核由于物质塌缩所产生的高温,就可以达到推动核聚变的条件。再来看看这个冰球,其质量已经达到了太阳质量的63%,也就是说内核塌缩肯定不可避免,而且内核的温度也将达到2000万摄氏度以上,冰球将不可能以我们看到的冰物质形态存在。

塌缩之后,冰球内核中的高温高压,会将水完全发生电离,其中的氢元素沿着与太阳内核相同的方式进行着链式核聚变反应,因而,我们造不出一个与太阳同体积的冰球来,即使有这么多的物质聚积,最后也会形成一颗名副其实的“小太阳”。二者发生碰撞以后,就像前面分析的那样,属于两颗恒星之间的碰撞了。

总结一下至于太阳和通过冰球塌缩形成恒星之间碰撞的结果,由于两个恒星的总质量处于钱德拉塞卡极限(1.4倍太阳质量)附近,如果刨除撞击后抛洒出而回不来的那一小部分物质的话,则二者重新聚合形成一颗更大质量恒星的可能性很大,届时新形成的太阳体积和质量要比现在大很多,对于太阳系内各星体的运行规律都将产生重大影响,地球也就不会再处于宜居带内。


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