关于红物质的胡思乱想
月初在北京，跟mizar看了Star Trek XI，片中关于红物质那段把本人看到抓狂，几乎是在挑战我们两个天文专业研究生的天体物理学常识。按照影片里的说法，这个所谓的红物质具有不寻常的引力特性，爆炸后可以产生黑洞。根据设定，合成它的目的是为了阻止一颗超新星的爆发，以免其祸及行星。这回本人要无聊一下，看看这个招数究竟合不合乎逻辑。
对于红物质的物理化学特性本人自然是无从追究，既然是科幻，也就没有必要处处较真理论依据，否则就没得看了不是？姑且假设未来可以合成这样一种神奇的物质好了。不过你说要产生黑洞将超新星前身星吞噬，撞上了本人的老本行，那下面就一定要来较这个真了：第一，超新星的前身会不会被及时吞噬；第二，黑洞把恒星吞噬后，对附近行星上的生物真的没有影响么？
关于吞噬恒星的过程，看电影的时候没有特别注意，那么不妨考虑两种可能性：要么是象毁灭行星那样，直接将红物质注入恒星内部促使黑洞形成（如何给恒星钻洞且不论）；要么是在恒星之外造就一个黑洞，然后一点一点将星体吞噬。先来看一看第一种。
首先要注意的是，对于恒星这种拥有角动量的天体，哪怕是诱发星体中心产生了黑洞，星周包层也不会立即被黑洞吞噬，而是要在黑洞周围先形成吸积盘，外围物质由此逐渐流入黑洞。且慢，回忆一下伽玛射线暴的中心能源，听起来很耳熟啊？？
没错，根据经典的数值模拟，如果前身星质量和角动量都足够大，再结合磁场，吸积过程中能量会在黑洞两极积累，形成相对论性喷流，最终穿出星体表面，导致爆发。这个过程的细节请参见Stan Woosley、Andrew MacFadyen、Weiqun Zhang或是Shigehiro Nagataki等人的工作，在此不详谈。而对于附近的生物体来说，这伽玛暴的威力可是要比超新星大得多了，虽说方向性也要强得多。大图景如此，但根据模拟计算，最终的结果部分取决于初始角动量，角动量较小的话则无法产生爆发（否则早年也就不会有大质量前身星的failed supernova一说了），具体爆发过程也尚存争议。确定的一点是，根据现有理论来看，如此后果似乎要比超新星爆发还要惨重。
假设有待解决的恒星角动量较小，暂时再抛开种种争议，允许failed supernova存在，星体直接被黑洞吞掉。但需要注意的是，对于正牌的伽玛射线暴来说，作为中心能源的黑洞质量无论如何也是恒星量级的，那是前身星的中央在耗尽核聚变的燃料后形成的铁核坍缩而得的，这种黑洞吸积星周包层的时标在10秒左右。可是影片中的那一点点红物质可以马上生成恒星级黑洞吗？剧中人物是手工取汲红物质的，这样看其密度不会太大，就算是把飞船里的全部红物质引燃，生成的黑洞最开始基本上也是微观尺度的，若要让它增长到恒星级，吸积时标却是不可能太短，那么能够及时达到目的吗？
如果黑洞产生于恒星之外，除非黑洞的视界足够大，可以一口气将恒星吞掉，否则麻烦更多。看看双星系统中吸积伴星物质的致密天体，吸积是个缓慢长期的过程，质量与太阳相当的致密星典型吸积率约为每秒108千克。考虑太阳级恒星的质量就有1030千克，将整个星体消化完毕所需要的时间各位自己计算。在恒星快要爆发的时候方才制造黑洞去吸收它，实在是太迟了些。
如果可以把恒星一口气吞掉呢？算一算这种黑洞的质量吧，II型和Ib/Ic型超新星的前身星都是大质量恒星，而且已经演化到了晚期的超巨星阶段，其半径数十乃至上百倍于太阳。就算是Ia型超新星（从影片看来似乎不太可能，不过还是一并说一下好了），作为前身星的白矮星也有着和地球相当的体积。那么拥有如此史瓦西半径的黑洞质量是多少？不妨取Ia型超新星的前身作为下限，对应质量是1033千克的量级，相当于一千颗太阳，是不是很可怕？对于II型和Ib/Ic型超新星，这个数字要更大，大得多。一口气创造如此庞大的黑洞未免太扯淡了，更不要说其产生后周围天体所受引力的改变了。（嗯，关于中等质量黑洞的形成与演化，倒是个天文学难题。）
再说前面的讨论其实还忽略了一点：物质，特别是组成恒星的高温气体物质在落向黑洞的过程中，往往会发出强烈的X射线辐射，并辅以种种光变，实例请见X射线双星。不要告诉我，这样的辐射对生物是无害的。
哪怕假设未来可以拥有阻隔高能辐射的技术，也可以解决吸积时标过短的麻烦，另有一个问题：当下的观点认为，黑洞会发生霍金蒸发，质量越小蒸发时标越快。对于普朗克质量的黑洞，只消10-39秒就可以蒸发殆尽；对于千克级乃至吨级的黑洞，这个时间也相当之短，远小于1秒。那么就算恒星不会马上爆发，这种黑洞在蒸发之前，到底有没有足够的时间吞噬星球？何况倘或真的有了阻隔辐射或者说抑制黑洞蒸发的技术，邻近的超新星恐怕也就不会成为威胁了。
这样看的话，至少依照当前对天体演化的认识，红物质创造黑洞进而阻止超新星爆发实在扯。但说来片中有一点倒是没错：某天体坍缩成了黑洞，其轨道上的飞船所受的引力却不会发生改变。编剧导演在这里还是尊重物理定律了，嗯嗯，虽然说一颗超新星能威胁整个银河系实在是太夸张了。
我果然够无聊，干活去也~~~
以上纯属本人胡思乱想，切勿当真，切勿当真~~
