宇宙中的弱肉强食，顶级掠食者有多凶猛

上回“千新星”那期里说到，双星系统中质量较大的那颗恒星在最后的红巨星阶段可能会被伴星吸走物质，但是当它经历了超新星爆发变为中子星后，反而又开始吸积伴星的物质。有人会有疑问：和先前恒星相比中子星的质量不是变小了吗，为啥引力更强了呢？

关键在于这里的“吸”指的是“吸积”而非“吸引”。“吸积”吸的是伴星身上的物质，不是把伴星整个给吸了过来。而把对方身上的物质剥离掉，这个靠的是潮汐力，而非单纯的引力大小。

潮汐力这个名字来源于地球上的海洋、河流受到月球的引力影响而产生的潮汐现象。但是潮汐力虽然是由引力引起的，但它指的不是某一种力，而是一种引力差。由于处于引力场中的物体各部位受到的引力大小并不相同，所以它会对物体产生撕扯效果，当各部位的引力差足够大时物体就会被撕裂。

平时说撕裂天体的洛希极限就和潮汐力有关。那为什么站在地球上的人没被撕碎呢？主要因为人的个头太小了，以地球的规模作用在人体的引力梯度没那么大。在如此小的尺度上，构成人体的分子间作用力要强得多得多。

也就是说，能否被撕裂除了看潮汐力外还要看谁的结构更强。毕竟力的作用是相互的，就像一个土块和一块石头，面对同样的力时明显土块会最先瓦解。同理，当蓬松的恒星面对致密的中子星时，无论谁的引力大，被瓦解的肯定是恒星。

所以脉冲星吸积伴星的场景一般是一颗脉冲星一边围绕着恒星转圈，一边从恒星上吸走物质，就像一只虫子绕着圈地一点点啃食苹果一样，即所谓的“蚕食”。别说是恒星，就是同样是致密星的白矮星，在面对中子星时也只有被蚕食的份儿。

像极了自然界中的弱肉强食，对于宇宙中的天体它们也同样遵循这一法则。

在恒星面前，行星往往只能看恒星的脸色行事。行星越是靠近恒星，恒星表面的活动对行星的影响就越大。所谓“伴君如伴虎”，恒星但凡来个耀斑或日冕物质抛射，就会对身边行星的大气层产生直接影响。若是碰到红矮星这种脾气暴躁的主，整个行星大气可能都保不住。如果行星再靠近点儿，自己被烤化蒸发甚至是直接拉扁撕碎都有可能。哪怕最后恒星已经变成了一颗小小的白矮星，它对周围天体的威胁依旧不减。

2022 年 2 月，一篇发表在《自然》上的文章中，研究人员通过钱德拉 X 射线望远镜在一颗白矮星（G29-38）的大气层中发现了重元素的污染痕迹。

我们知道，白矮星作为小质量恒星的残骸主要由碳、氧构成，而其大气层更是由薄薄的氢或氦组成。但是在本该由轻元素构成的大气层中，研究人员却探测到了氧、镁、硅、铁等重元素，这意味着很可能有岩质天体葬身于此。

研究人员推测，一些行星可能在白矮星的潮汐力作用下被撕碎，最终落入了白矮星的吸积范围，在周围形成了一个碎片盘。而这颗白矮星的表面温度异常的高，接近 10 万度，是一般白矮星的 10 倍。那些落入白矮星的碎片，随着高温的大气层激发出强烈的 X 射线，最终被我们捕捉到。

无独有偶，另一组研究团队随后在另一颗白矮星（G238-44）上也发现了类似现象。而从它身上人们似乎看到了 50 亿年后我们太阳系的结局。

研究人员通过哈勃以及其他多台望远镜对这颗白矮星进行了光谱分析，发现它的大气中重元素无论是丰度还是比例都与地球类似。这意味着它正在吞噬类地行星或者类似的卫星、小行星等碎片。

当它还是红巨星时，就已经吞噬掉了离它较近的行星。当成为白矮星后，原本的行星系统会在剧烈扰动下变得混乱，靠近它的行星将会被撕裂成无数的碎片，成为像小行星带一样的碎片环。这些小行星或碎片随着白矮星的吸积，不断向白矮星周围的气体尘埃盘跌落，最终落入白矮星表面。而对于距离较远的行星和彗星带来说，很长一段时间内它们或许是安全的。但是杀戮过程一旦开启，终将有一天它们也不可避免地会成为白矮星的盘中餐。

可见在太阳系这样的行星系统中，白矮星几乎就是天体食物链的顶层。就算位于的是一个双星系统，只要旁边的伴星还停留在巨星阶段，白矮星就可以放肆地对其进行蚕食。

不过由于对方体量实在太大，暴饮暴食的白矮星可能会面临一个问题，就是吃不下。对白矮星来说“吃不下”可是个大问题，因为进食过程一旦开启停是停不下来的，有多少吃多少，直到超过自身承受极限。

如果白矮星的进食过程不是很快，那么当吃到一定时候，它吸积来的氢会在其表面以失控的方式发生聚变反应，于是吸积的物质被重新喷发出去，就像吃得太多结果把自己给吃吐了，这种现象被称为新星爆发。

但是如果白矮星吃得非常快，一下子超过了 1.44 倍太阳质量（也就是钱德拉塞卡极限），那么它的核心就会继续向内坍缩，内部的核聚变被重新点燃，最终以热失控的方式向外释放出巨大能量，就像一下子吃太多直接把肚皮给撑爆了。这种自内而外的热核爆炸对白矮星来说是毁灭性的，最终它将被炸得粉身碎骨，这种现象被称为 Ia 型超新星。

虽说白矮星位于食物链的顶层，但它也有天敌，比如之前说的中子星。当白矮星遇到中子星，凭借更为致密的中子简并态，中子星能够对白矮星进行剥离和吸积，直接把对方降级成自己的一颗行星。具体之前“脉冲星行星”那期里我们已经说过，这里就不赘述了。

那中子星有没有天敌呢？当然有，它就是全宇宙最恐怖的超级无敌终极引力怪兽、能够吞噬一切的真正顶级掠食者 —— 黑洞。

虽然目前除了引力波外还没有直接观测到过黑洞吞并中子星的过程，但在 2022 年 7 月，一篇发表在《物理学评论 D》上的文章中，研究人员通过计算机集群模拟了黑洞与中子星的合并过程。

为了模拟中子星被黑洞潮汐力撕裂的情形，研究人员将黑洞质量设定在了 5.4 和 8.1 倍太阳质量，中子星设定为 1.35 倍太阳质量。

通过模拟可以看到，当合并一开始，在几毫秒内中子星就瞬间被黑洞撕碎（图中白色部分），其中 80% 的物质立马被黑洞吞噬。在随后的 10 毫秒，其余的物质形成了一个单臂的螺旋结构，部分物质被甩了出去，剩余的 0.2~0.3 个太阳质量在黑洞周围形成了一个吸积盘。随着吸积盘的物质向黑洞跌落，黑洞的两极迸发出强烈的电磁辐射和物质喷流，这将可能出现短暂的伽玛射线暴。从中子星被撕裂到黑洞将其完全吞噬，整个过程也就 1~2 秒的时间，可见黑洞不愧是真正的顶级掠食者。

总结一下，在宇宙的天体食物链中，行星、卫星、小行星甚至包括恒星，它们就像植物一样位于食物链的最底层，白矮星呢则是以“植物”为食的“食草动物”，而中子星更是来者不拒的“杂食动物”，所以…… 黑洞你觉得会像什么呢？

本文来自微信公众号：Linvo 说宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo

广告声明：文内含有的对外跳转链接（包括不限于超链接、二维码、口令等形式），用于传递更多信息，节省甄选时间，结果仅供参考，IT之家所有文章均包含本声明。