两颗恒星相撞会发生什么？第1页

zgy0106 网友的相关建议:

恒星相撞

（谢邀）

（从网络上下载）

恒星能不能相互碰撞，前面已经有好多的答案里面提到了，在普遍的星际空间这个概率是非常非常低的，但是在致密的星团等特殊环境中还是会存在这种事件的。刘博洋所说的蓝离散星就是观测上的一个证据。下面我根据自己所了解的一点说一说恒星碰撞这件事。

首先，我们要定义碰撞。“碰撞”这个词出现在我们的日常生活中几乎是没有歧义，不需要特别定义的。但是如果是对于恒星来说，“碰撞”也需要定义一下。第一种定义就是两颗（或更多）恒星直接相互接触的过程；第二种是只要一颗恒星（或恒星系统）运动到另外一颗恒星（系统）的引力作用范围内（这时候引力会对他们的运动或其他性质产生明显影响）。

两种碰撞的区别还是很明确的。对于两个恒星都是单星的情况来说，如果是第二种情况就可以高中物理了，双曲线。如下图：

（这里推荐这个网站可以随意玩My Solar System 2.04）

‌如果说不知道什么原因（比如第三体带走角动量或某种粘滞作用），他们之间损失了些角动量，让他们不能相互分开了，变成了相互绕转的两个椭圆，就形成了双星系统。‌
‌

如果就是那么恰好，两个恒星也可以直接发生合并。

‌

上面是两个恒星质量相差不多的情况，如果是质量相差很大，就和太阳与彗星之间的关系差不多了。如果有兴趣可以在上面那个网页中调一下两个物体的质量来试一下。

一般来说（尤其对于主序恒星相撞的情况），合并后的恒星的质量增大了，中心压强升高，会加速核反应的速度，恒星的半径会变大。这并不是废话，虽然两个球融在一起半径变大是很自然的，但是他的半径会成量级的变大（十倍或百倍）。这对于在致密星团中的恒星来说很重要，因为变大的半径就增加了继续和其他恒星发生合并的机会。

而具体的过程要考虑到相互并合的恒星的类型，以及合并的方式。甚至可能产生像共生星，Ia型超新星爆发，伽马射线爆等的奇特天体或天文现象。

双星碰撞

其实如果只考虑像太阳一样的单星之间的相互碰撞，即使是在致密的球状星团中心概率也会是很低的。简单估计一下：

假设都是太阳一样的恒星，他和其他恒星发生碰撞的截面为。如果我们考虑合并情况，可以采用恒星的潮汐半径（就是由于潮汐力会使得恒星发生明显形变的作用半径，大约估计为恒星本身半径的3倍），那么对于太阳，碰撞截面为。

球状星团中比较致密的密度是。恒星运行速度假设为v=10 km/s。

那么平均撞一次的时间为（手算估计，有可能算错）。也就是说年才会发生一次碰撞。而宇宙的年龄是年，这种事情可能真的没有发生过。

但是如果是红巨星或其他巨星，半径是太阳的1000倍，那么平均发生一次碰撞的时间将是年，这个还是很频繁的。对于双星系统，半径采用轨道半径，碰撞时间也可以缩短到类似红巨星的情况，甚至更短的时间。

对于双星情况的考虑，就不得不提到三体问题。三体问题严重依赖于初始条件。很容易发生蝴蝶效应。所以这样的系统也不是很稳定。这个时候就经常会出现恒星间相互合并或分离的情况。而双星的运动学特征其实本身也是很受关注的一点。如果希望有更深人的了解，可以看一下这篇论文：Fregeau et al. 2004 MNRAS

下面这个图就是模拟了一颗恒星与双星的相互作用。其经历了双星的替换，轨道的收缩，轨道的放大，和最终会发生恒星的并和。（可以按照这个参数到网站上试一下）

对于N体问题，可能会更复杂。下面是另一个模拟的网页（N-Body Gravity Simulation）

初始的样子：

后来的样子：

但是这种模拟并不是对于一堆恒星的情形，可能更多是对于行星形成，或者恒星形成的情况。

最后想给出一个视频，但是发现不能上传视频……其实是在wiki上的

Stellar collision

（如今英文维基应该是无障碍的吧）

然而视频中讨论的主要是致密星碰撞的情况，可能对题目的理解会有些偏离，但稍微有些帮助吧。

------如果有时间，我们还可以仔细讨论一下关于共生星，以及双星演化中的公共包层等天文现象-----

SPH模拟出来两个恒星相并和（蓝离散星的形成）

并和后的混合成的恒星中心部分氢的含量会比之前的两颗恒星高，而在混合的过程中会出现超声速和激波现象。