第四讲 白矮星、中子星和黑洞
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
白矮星在其长时间的冷却过程中由光学望远镜可直接 观测到。中子星作为射电脉冲星或X射线脉冲星可用 相应的望远镜观测到。黑洞只能通过它对其周围环境 的影响而间接地观测分析。
2.白矮星基本特征
在H-R图上白矮星位于主序带的左下方
白矮星的形成 白矮星是质量 ~ 8 10M 的主序星的演化产物。在主序 星演化为红巨星之后，会将其 包层抛出，形成行星状星云， 而恒星内部辐射压力不足以抵 抗自引力，物质收缩成为一个 高密度的电子简并态的碳/氧球。
理论与观测的比较
理论与观测的比较
引力红移：按照广义相对论，在远离引力场的地方 观测引力场中的辐射源发射出来的光时，光 谱中的谱线向红端移动，波长红移的大小与 辐射源和观测者两处的引力势差成正比。
核坍缩形成中子星， 超新星爆发
为什么中子星快速自转，并且具有超强磁场？
第四讲 白矮星、中子星 和黑洞
致密星——白矮星、中子星和黑洞——是正常星“死 亡”时“诞生”的，亦即当它们的大部分核燃料已耗 尽时的归宿。
致密星与正常星的差别在于： 1）致密星不再燃烧核燃料，不能靠产生热压力来 支持自身的引力塌缩；
2）致密星是尺度非常小的天体，表面引力场很强。
由于致密星的密度涉及高密度很宽的范围，因此全部 四种相互作用在致密星中都起重要作用，且要考虑广 义相对论。
潮汐作用(Tidal effect)
距离越远，重力越小，因此物体不同部份 受到的引力不同 例﹕人站在地面，脚所受重力大于头 潮汐力﹕ 上下扯开，左右压缩。
潮汐力
虫洞
Biblioteka Baidu
广义相对论解出虫洞的 产生可不依靠黑洞，但 只能维持极短的时间。 因为需要极大的张力来 抵抗重力以保持稳定。 量子理论给出极小尺度 时空充满虫洞。 需要将量子理论与广义 相对论统一才能明白。
名称
正反粒子对
反粒子
图片来源：Mirabel & Rodriguez 1998
银河系中心黑洞
射电波段
黑洞质量：260万倍的 太阳质量
虫洞与时空旅行
虫洞
由黑洞中心奇点延伸有虫洞，连接 黑洞与白洞。
虫洞＝时空隧道，连接两时空点
黑洞、虫洞、时空旅行？
能否利用黑洞作时空旅行？ 不能。因为： 黑洞潮汐力太强 (例: 10 M 黑洞的 表面重力每米相差107g)
时空旅行
通过虫洞实现时空旅行，并不违反物理 定律，但是因果律面临困难。 但极难制造大虫洞。
只有基本粒子可作时空旅行?
- 角动量守恒（质量、伸展度和旋转速度）
- 磁场放大机制 为什么中子星自转轴与磁轴不重合？ - 可能与超新星爆发时，中微子辐射的不对 称性有关。
1 2 GMm mc 2 RS
2GM RS 2 2.96( M / M ) c
表
天体的致密程度可以用 RS / R 示。
由
2.白矮星基本特征
在H-R图上白矮星位于主序带的左下方
白矮星的形成 白矮星是质量 ~ 8 10M 的主序星的演化产物。在主序 星演化为红巨星之后，会将其 包层抛出，形成行星状星云， 而恒星内部辐射压力不足以抵 抗自引力，物质收缩成为一个 高密度的电子简并态的碳/氧球。
理论与观测的比较
理论与观测的比较
引力红移：按照广义相对论，在远离引力场的地方 观测引力场中的辐射源发射出来的光时，光 谱中的谱线向红端移动，波长红移的大小与 辐射源和观测者两处的引力势差成正比。
核坍缩形成中子星， 超新星爆发
为什么中子星快速自转，并且具有超强磁场？
第四讲 白矮星、中子星 和黑洞
致密星——白矮星、中子星和黑洞——是正常星“死 亡”时“诞生”的，亦即当它们的大部分核燃料已耗 尽时的归宿。
致密星与正常星的差别在于： 1）致密星不再燃烧核燃料，不能靠产生热压力来 支持自身的引力塌缩；
2）致密星是尺度非常小的天体，表面引力场很强。
由于致密星的密度涉及高密度很宽的范围，因此全部 四种相互作用在致密星中都起重要作用，且要考虑广 义相对论。
潮汐作用(Tidal effect)
距离越远，重力越小，因此物体不同部份 受到的引力不同 例﹕人站在地面，脚所受重力大于头 潮汐力﹕ 上下扯开，左右压缩。
潮汐力
虫洞
Biblioteka Baidu
广义相对论解出虫洞的 产生可不依靠黑洞，但 只能维持极短的时间。 因为需要极大的张力来 抵抗重力以保持稳定。 量子理论给出极小尺度 时空充满虫洞。 需要将量子理论与广义 相对论统一才能明白。
名称
正反粒子对
反粒子
图片来源：Mirabel & Rodriguez 1998
银河系中心黑洞
射电波段
黑洞质量：260万倍的 太阳质量
虫洞与时空旅行
虫洞
由黑洞中心奇点延伸有虫洞，连接 黑洞与白洞。
虫洞＝时空隧道，连接两时空点
黑洞、虫洞、时空旅行？
能否利用黑洞作时空旅行？ 不能。因为： 黑洞潮汐力太强 (例: 10 M 黑洞的 表面重力每米相差107g)
时空旅行
通过虫洞实现时空旅行，并不违反物理 定律，但是因果律面临困难。 但极难制造大虫洞。
只有基本粒子可作时空旅行?
- 角动量守恒（质量、伸展度和旋转速度）
- 磁场放大机制 为什么中子星自转轴与磁轴不重合？ - 可能与超新星爆发时，中微子辐射的不对 称性有关。
1 2 GMm mc 2 RS
2GM RS 2 2.96( M / M ) c
表
天体的致密程度可以用 RS / R 示。
由