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(2023-12-31 09:32:34)
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在新的仿真中捕捉到一个黑洞生命的第一个湍流时刻
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科学家们建模了黑洞和中子星怎样在垂死的恒星坍塌后形成并解释了为什么有些让一个很“踢”踢进星际空间。
一个原始黑洞形成的描画。(Image credit: NASA/JPL-Caltech)
天文学家已经弄清楚了一些垂死的恒星怎样将小黑洞从子宫里踢出来------而这并不漂亮。
一项新的研究发现了当它们的母星在一个灾难性爆炸中死亡时这些罕见的黑洞会被很踢，以令人难以置信的速度将新生的引力贪吃者射出。
这些发现可以揭示一个黑洞的生命的神秘的第一时刻。
黑洞和中子星被诞生于大质量的垂死恒星的心脏。当有质量至少是太阳八倍的恒星接近它们生命的尽头时，它们在它们的核聚变铁。猛烈的压力将铁核变成一颗原始中子星，一团大约一个城市大小的中子。这个团块能暂时的停止恒星剩下的部分的引力坍塌。反过来，这种失速通常的触发一个超新星爆炸。但压力能有时在这些爆炸的心脏上升，砸那个原始中子星成一个黑洞。
接下来发生的是任何人的猜测。以前的超新的星计算机模型只仿真不到一秒钟的那个过程，刚好足以来捕捉爆炸本身。真实的黑洞和中子星的观测提示各种时髦的物理学。一些中子星以超过340万英里/小时（540万公里/小时）的速度移动，表明它们在爆炸期间被暴力的踢出，而另一些中子星远更慢30倍移动，提示一个更平静的诞生过程。
另一方面，黑洞几乎总是有低的“踢”速，即便它们的创造环境是远更暴力的。
一组天文学家通过运行超新星的20次计算机仿真阐明了黑洞和中子星的尴尬新生儿期。这个仿真运行了足够长来显示每个天体怎样被它的母星“踢了”。 他们的工作于11月20日发表在预印本数据库arXiv上并已提交给《天体物理学杂志》进行同行评审。
天文学家发现了一个先于爆炸母星（称为“祖星”）的属性和由此造成的中子星或黑洞之间的一个密切关系。当母星不是非常大质量也不是很紧凑时------这意味着它的外层相对于它的核被扩大------超新星非常突然的发生并几乎是一个完美的球体，导致一颗缓慢移动的中子星。
另一方面，非常大、质量紧凑的祖星要用更长来成超新星，当爆炸发生时它们不是很对称的。这产生一颗快速移动的从混沌中浮现的被踢的中子星。研究人员还发现更大的中子星往往被踢的更很，这意味着在核中一个更紧凑的祖星质量终结在一颗中子星中。
祖星也发送中子星旋转，研究人员发现一般的踢得越很自旋就越快。因此，如果祖星不对称的爆炸，那么不规则的爆炸不仅推出中子星还会旋转起它。这也许解释磁星的起源，磁星是快速旋转的超磁化中子星。
两种形成机制解释黑洞怎样被踢的。在一种情况下，祖星没有完全爆炸，但核上的压力上升到一个黑洞形成的点上。这些黑洞是相当大的------平均大约有10个太阳质量------而且几乎不会被踢。大多数黑洞落入这一类。
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但黑洞也能经由一个第二条途径形成。在某些情况下，祖先恒星完全的爆炸并带走大量质量，留下一个大约三个太阳质量的更小黑洞。有趣的是，研究发现了这些黑洞接收令人难以置信的踢速，超过220万英里/小时（360万公里/小时）。不过，这些快速移动的黑洞是相当罕见的。
这项研究做出一个我们能观测到的（中子星和黑洞在宇宙中移动）和我们不能观测到的（即祖星爆炸过程本身的细节）之间一个重要的联系。通过勘察中子星和黑洞的属性，天文学家将能够朝向描绘一个恒星生命周期的完整图片工作。
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