为什么恒星形成的黑洞质量变小了，而引力会变强？
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发布时间：2023-09-21 14:06
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时间：2023-10-15 11:14
如果一个黑洞是一颗非常大的恒星核心坍缩后的残余，那么死亡恒星的引力是如何增加而产生黑洞的呢？也就是说恒星生前的质量肯定大于黑洞，因为黑洞是由恒星形成的，但光可以逃离恒星的引力，但黑洞形成以后，光就无法逃脱黑洞。这听起来确实像一个悖论，那么是恒星死亡时，质量以某种方式增加了吗？
恒星到黑洞，其质量是如何损失的？
上图是对IC10X-1双星系统的描绘，黑洞位于左上方，而其伴星位于右侧。这两个物体每34.4小时绕共同的质心旋转一次。黑洞的伴星是一颗沃尔夫—拉叶星。这种恒星高度演化，在其生命末期注定会经历超新星爆发。这颗伴星的外层正在被强大的恒星风剥离，而黑洞的强大引力捕获了其中的一些气体。
标准的黑洞实际上是一颗非常大的坍缩恒星的残骸，其质量是太阳的5-20倍。自然形成的黑洞，在超新星爆炸后产生的黑洞质量实际上比以前的恒星质量要小得多。
哈勃太空望远镜在1995年2月拍摄了这幅图像。这个优美的弧形结构实际上是一个直径约半光年的弓形激波，是由恒星L.L. Orionis的恒星风与猎户座星云气体碰撞产生的。
恒星形成黑洞以后和原恒星之间的质量差异，是在超新星爆发前发生的，大部分恒星死亡时都要经历红巨星阶段，当然除过那些质量更小的红矮星，在红巨星阶段恒星的质量通常会下降相当一部分，红巨星一般会比原恒星大数十倍，所以红巨星只会对大气层的外层有一个松散的引力控制，因此大部分的物质就很容易被恒星的恒星风推离恒星，发生逃逸。
我们的太阳也有恒星风，这也是火星大气仍在向太空流失的原因之一，这也是地球磁场存在的最大作用；我们都知道磁场可以通过洛伦兹力偏转带电粒子，是地球免受来自太阳高能粒子的轰击，这也是地球两极极光产生的原因。然而，与红巨星相比，太阳的恒星风携带的粒子要少得多，所以太阳的质量通过恒星风的损失要比红巨星小得多。
一颗恒星在成为红巨星的时候先损失掉其中的部分质量，但超新星爆炸这个高能事件本身也值得考虑。恒星在死亡时内部留下的所有物质会向外爆炸，速度快、温度高，足以射入几光年外的星际介质中，并产生x射线。只有恒星的核心可以被压缩到黑洞中。
质量更大的黑洞引力为什么没有黑洞强？
事实上，恒星的质量只是部分地转化成了黑洞，因此一颗恒星的质量要比其形成的黑洞大的多。那为什么恒星在其生命周期中没有塌缩成黑洞呢？一个质量大得多的恒星（光可以从其中逃逸出来）的引力，会比一个由恒星的一小部分组成的黑洞（光不能从黑洞逃逸出来）的引力小得多吗？
恒星在其生命中没有塌缩，肯定是有某种力量在对抗着引力，这种力量并不是原子之间的简并力量，而是核聚变产生的辐射压力，引力和辐射压力的互相对抗调节着恒星的大小和聚变速度。在恒星死亡时，核心停止核聚变，就没有任何力量能阻止引力的塌缩，恒星核心塌缩释放的巨大势能，就产生了巨大的能量形成超新星爆炸，而核心一路会塌缩成一颗黑洞。
在空间的任何一点上，一个质量大物体对一个质量小物体的引力只取决于这个大物体的质量，这个小物体的质量，以及两个物体中心的距离。因此，按照这个逻辑，如果你是一个宇宙巫师，可以用一个质量相等的黑洞代替太阳，太阳系中其他行星的参数都没有改变。也就是说，这些行星没有改变它们的质量，也没有改变它们与太阳曾经所在的太阳系中心的距离，如果太阳和黑洞的质量相同，那么整个系统在引力上是相同的。
显然，在这种情况下，黑洞和太阳之间存在一些细节上的差异，但从引力的角度来说，只有当我们开始非常接近黑洞时，才会出现差异。在太阳表面，也就是光线从恒星逃逸并流向宇宙其他部分的地方，光线距离太阳中心还有69.6万公里。而另一方面，黑洞是一个密度大得多的物体，所以任何物体可以离黑洞的中心更近一些，但仍然有整个黑洞的质量需要抵抗。正是这种密度决定了光是否能够发生逃逸。
我们必须到达距离太阳中心2.95公里以内的地方，才能穿过视界面，那里的光线将无法逃逸。在这个范围内，从边缘到边缘的距离为5.9公里，在这个范围内是太阳的全部质量，被压缩非常小的空间，而不是69.6万公里的空间。这和超新星爆炸后产生的黑洞是一样的；黑洞的质量没有增加，也没有扩大它的引力范围，黑洞只是密度大得多，所以光可以更接近黑洞的中心，同时仍然被黑洞的全部质量拉着。正是这种近距离和质量集中的结合，产生了我们所认为的黑洞的引力极限！
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时间：2023-10-15 11:15
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时间：2023-10-15 11:15
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时间：2023-10-15 11:16
