天体的质量达到一定程度(天体数量或质量的分布状况)
天体的质量达到一定程度(天体数量或质量的分布状况)从0.1倍太阳质量到10倍太阳质量,这两个质量区间,已经基本囊括了可见的恒星。比如,质量最小的恒星,红矮星的质量下限是8%的太阳质量。超过太阳质量10倍的可见恒星也是少之又少。可见这两个区间之外的可见恒星比例已经极低了,数量不大。比太阳质量大几倍的恒星,超新星爆发以后,留下的残骸质量如果大于1.44倍太阳质量,小于3.2倍太阳质量,就可以形成中子星。甚至其中的一部分中子星,很有可能是夸克星。中子星密度极大,体积不大,自转速度极大,因此,往往可以形成强大的磁场,表现为脉冲星。中子星属于老年恒星,并且其质量范围较窄,质量的跨度不大,因此,中子星占据天体的比例是较小的,虽然数量也是很可观的。而超新星爆发后,大于3.2倍的太阳质量的残骸,会形成黑洞,32倍太阳质量还是黑洞。这意味着黑洞的质量区间分布或质量跨度很大,其数量会明显比中子星多,其质量就更多了。天体质量越大,数量越少,这样的结论我们似乎应
天体数量或质量的分布状况
我们的太阳是一颗明亮的恒星,其在恒星群体中,质量属于中等偏上。比太阳质量大的恒星数量很多,但比例不大。比太阳质量小的恒星数量很大,比例占多数。比如,红矮星数量占据银河系恒星的70%,但由于单个质量小,总质量占比可能就不占优势了,但也不算太少。
根据我们的直觉或感觉,天体数量的分布规律是:单个天体质量越大,这种类型的天体数量就越少,单个天体的质量越小,其数量就越大。这也好理解,如果质量大的天体数量与质量小的天体数量一样多,质量分布就不均衡了,质量大的天体的总质量就太多了,这样不符合我们的感觉了。
我们感觉,天体质量越大,形成这种天体的难度就越大,形成这种天体的机会就越小,自然是这种大质量天体的数量就越少。因为,天体都是从最微小的部分汇集起来的,大质量的天体从概率上看,自然是经过了更多更复杂的形成历程。
天体质量越大,数量越少,这样的结论我们似乎应该没有争议。现在的问题是,天体质量越大,其质量占比如何?是比例越小,还是同比例,还是比例越大或略大。亲爱的读者,你感觉如何呢?
我们以太阳质量为参考,我们以一个数量级为区间,感受一下各个区间的天体质量比例。比如,以1倍太阳质量到10倍太阳质量为一个区间,0.1倍太阳质量到1倍太阳质量为另一个区间,如此类推,宇宙天体可以分成无数个质量区间。
图22 科学艺术家绘画的中子星艺术设想图,脉冲星就属于中子星。由于中子星个体很小,继承的角动量让其自我旋转速度极快,进而形成了强大的磁场,产生很强的电磁辐射。其强大的自身引力避免了自己旋转极快而解体的可能性。
比太阳质量大几倍的恒星,超新星爆发以后,留下的残骸质量如果大于1.44倍太阳质量,小于3.2倍太阳质量,就可以形成中子星。甚至其中的一部分中子星,很有可能是夸克星。中子星密度极大,体积不大,自转速度极大,因此,往往可以形成强大的磁场,表现为脉冲星。中子星属于老年恒星,并且其质量范围较窄,质量的跨度不大,因此,中子星占据天体的比例是较小的,虽然数量也是很可观的。而超新星爆发后,大于3.2倍的太阳质量的残骸,会形成黑洞,32倍太阳质量还是黑洞。这意味着黑洞的质量区间分布或质量跨度很大,其数量会明显比中子星多,其质量就更多了。
从0.1倍太阳质量到10倍太阳质量,这两个质量区间,已经基本囊括了可见的恒星。比如,质量最小的恒星,红矮星的质量下限是8%的太阳质量。超过太阳质量10倍的可见恒星也是少之又少。可见这两个区间之外的可见恒星比例已经极低了,数量不大。
10倍太阳质量到100倍太阳质量这个区间,有多少天体呢?至少可见天体不多了,几乎都是黑洞这样的不可见天体。其数量自然是明显不如,1倍到10倍太阳质量这个区间的天体数量。其质量会如何呢?假设其数量只是1倍到10倍太阳质量天体数量的十分之一,这个区间的质量也是不亚于1到10倍太阳质量这个区间的。估计,这个区间的天体数量不应该会有这么多。问题是,凭什么这个区间的天体数量应该更少呢?有什么道理吗?有什么明显逻辑吗?还是我们感觉应该如此!
那么,100倍太阳质量到1000倍太阳质量的天体数量又如何呢?这些隐藏的黑洞数量定然会不到10倍至100倍的黑洞数量的十分之一,百分之一有吗?也许真的会有百分之一吧!如果真的有这么多,其总质量就相当于10倍至100倍太阳质量区间的天体总质量的十分之一了。这已经是相当可观的比例了。
一千倍到一万倍太阳质量的天体,这样的黑洞有多少呢?能有上一个区间数量的百分之一吗?还是千分之一?一万倍到十万倍太阳质量的黑洞数量又如何?是上一个区间的千分之一还是万分之一。以此类推,我们感觉如何?
十万倍到百万倍的太阳质量,百万倍到千万倍的太阳质量,又是两个区间。我们知道,我们银河系中心的黑洞质量是太阳质量的400万倍,在百万倍到千万倍的太阳质量范围内。其他星系的中心黑洞有几亿倍或几十亿倍太阳质量。不知道还有更大质量的天体了吗?
按照一个数量级为一个质量区间,数学理论上,可以划分为无数个区间。实际上,应该不会这么多的,应该是有限的。比较粗糙的估计,1倍太阳质量到10倍太阳质量这个质量区间的天体总质量大致会与0.1倍太阳质量到1倍太阳质量这个质量区间的天体总质量相仿。而10倍太阳质量至100倍太阳质量这个区间天体的总质量也是很可观的,也许会相当于1倍太阳质量到10倍太阳质量这个区间天体总质量的一半。百倍太阳质量到千倍太阳质量这个区间天体的总质量相当于上一个区间的二分之一。千倍到万倍太阳质量也许是上一个区间的二分之一,以此类推,估计,10倍太阳质量以上的所有天体的总质量会相当于1倍到10倍太阳质量天体的总质量,也就是基本相当于可见天体质量的一半。这是暗物质的重要构成部分,大致占据暗物质的十分之一。