一顆巨大的原恆星可以不經過核聚變就能直接演化成黑洞嗎？

1樓：物理學徒妖妖夢

一般情況下不可能，不過也存在一些極端情形。非常巨大質量的分子雲有可能在形成恆星前，直接坍縮成黑洞，這或許能解釋為什麼宇宙形成初期就出現了超大質量黑洞。

先說一般情況：原恆星形成是通過分子雲的坍縮，當氣體壓強無法抵抗引力時，分子雲將發生坍縮，這個條件的定量表述就是質量大於Jeans質量。坍縮過程中引力勢能釋放，氣體被加熱。

如果存在有效的冷卻機制，溫度就能基本保持不變，而由於氣體密度迅速增大，分子雲區域性也會達到Jeans質量，碎裂成很多小的部分。這些小的部分通常達不到能形成黑洞的質量。

目前的宇宙中由於前代恆星的核聚變，金屬豐度很高，而金屬原子有更多的低能級，電子躍遷放出光子的過程更容易發生，因而輻射冷卻機制更有效，上面所說的碎裂很容易發生。

原恆星演化過程中，中心的溫度和壓強開始公升高，達到一定程度自然會開始核聚變，輻射壓阻止進一步的坍縮。直到這些核聚變燃料耗盡，才可能坍縮成黑洞。

但是，如果分子雲的質量非常巨大，又缺乏有效的冷卻機制，同時存在一些額外的因素，使得中心溫度和壓強不足以公升高到引發核聚變，問題中的情形就是可能實現的，這得到了一些數值模擬研究[1]的支援。

在早期宇宙，光子和重子是耦合在一起共同演化的，而暗物質與光子沒有相互作用。復合時期，光子與重子解耦，重子氣體中聲速降低，於是氣體相對暗物質超聲速流動[2]。

最初，超聲速流動阻止氣體雲的坍縮，因而此時不會形成小質量恆星。然而隨著並合與吸積，暗物質暈質量增大到幾千萬個太陽質量，開始陷住氣體。

這時是宇宙形成初期，還不存在金屬，冷卻只能靠氫原子和氫分子，因而不夠有效，碎裂很難發生。

最初因為激波加熱和快速流動，氣體的熱壓強和湍流還能抵抗引力。但隨著氣體逐漸累積，直到幾萬個太陽質量而超過Jeans質量，坍縮發生，原恆星形成。一般來說，原恆星內部形成的輻射壓會吹走下落的氣體，但這裡巨大質量的氣體形成相當緻密的包層，這種反饋機制被抑制了。

原恆星繼續快速地吸積氣體，包層隨之膨脹而冷卻，核聚變不足以發生。當它達到幾萬個太陽質量後，坍縮成黑洞。

不過模擬結果和早期宇宙的密度漲落幅度有關，在其他引數取值的模擬中，還是可能先點燃核聚變形成恆星，再演化為黑洞。

2樓：xyzwuvs

星際塵埃雲直接坍縮成黑洞是宇宙早期超大質量黑洞演化的一種猜想（未被證實）。宇宙早期類星體中心的超大質量黑洞成長過快，按現有理論無法解釋。有一種猜想認為宇宙早期大型星際塵埃直接坍縮成10萬倍太陽質量的黑洞（質量太大坍縮過快，來不及形成恆星）。

原恆星就是處於「原始狀態」（處於慢收縮階段的天體）的恆星。已經形成恆星了，只是處於早期階段，未進入主序階段，核聚變不穩定。但已經有聚變了輻射壓可以對抗引力了。

這個階段主要擔心聚變猛烈，輻射壓太強，形成的星風把物質吹跑。應該不用擔心引力太強直接坍縮黑洞了。