如果双星系统中的一个是中子星，那它有没有可能吸收伴星的物质变成黑洞？
谢邀，答案几乎是肯定的。 以前天文观测上指出中子星和黑洞是存在一个质量的间隙。中子星的质量通常是 \lesssim2.5~{\rm M_\odot} ，然而恒星级的黑洞的质量又基本上是 \gtrsim 5~{\rm M_\odot} ，在 2.5-5~{\rm M_\odot} 之间是既没有中子星，也没有黑洞的。但是例外出现了，随着多信使天文学的发展，观测指出有一些中子星的质量很大，也有些黑洞的质量偏小，它们的质量就恰好落在了这个质量间隙的之中。 下面这张图是LIGO组做的一张图。恒星死亡之后的剩余（graveyard，坟墓）质量的分布，上面这张图展示的是恒星的演化的一生。下图中，图中标注的EM Neutron star指的就是电磁波段观测到的中子星，比如说射电脉冲星、中子星X射线脉冲星等；EM black hole指的是电磁波段观测到的黑洞，通常是在双星系统中，他们因为吸积伴星的物质而发出X射线辐射，从而被人们看到，也有的这一类黑洞它的伴星可能没有充满洛希瓣。没有发生物质转移，但它的光学伴星可以被看到，通过分析伴星的运动推测他是围着一个黑洞运动的；LIGO-Virgo-KAGRA black hole 和LIGO-Virgo-KAGRA neutron star 指的是LIGO合作大组通过引力波探测器观测到的双黑洞和双中子星的系统。 既然发现了这一类处在质量间隙中的致密天体，就要从理论上解释它们的形成。题主提到的就是其中一种形成这种质量间隙黑洞的通道。 要想在双星系统中通过中子星吸积变成黑洞，需要比较严苛的条件。 首先，双星系统中要有一颗中子星，银河系而言，中子星X射线双星的诞生率差不多1-10万年一个，毕竟中子星是大质量恒星演化到后期的产物。这样的双星系统相比银河系里所有的双星系统就很少了。 其次，中子星的伴星还要离中子星的距离不能太远，毕竟太远中子星都不太可能和伴星发生相互作用。伴星足够近才能够使得伴星演化的过程中充满洛希瓣，进而向中子星传输物质（参考上图所示的过程）。 再者，中子星双星间物质转移的过程很可能是不守恒的。一方面，中子星吸积物质基本上不是直接落到中子星的表面，而是先形成吸积盘，吸积盘的辐射磁场等会驱动盘上面发生物质损失(上图所示)；另一方面中子星的吸积率会受到中子星的爱丁顿极限的限制（如下图所示），吸积得太多中子星的吸积光度太高，限制了中子星的进一步吸积。当然，现在观测发了一类极亮X射线源被认为是中子星超爱定吸积的结果，如下图的下图所示。 最后，伴星向中子星转移物质的速率还不能太快，太快的话，伴星的物质转移完了，中子星还没吸积多少，更不可能增长足够多的质量变成黑洞了。一个1.4 {\rm M_\odot} 的中子星要至少吸积 1~{\rm M_\odot} 才能变成黑洞（这个中子星的质量上限也是个很不确定的问题，现在中子星物态方程的研究以及中子星质量的统计研究对中子星的质量上限给了比较粗略的限制）。1~{\rm M_\odot}的物质，至少需要百万年量级的物质吸积，太快了伴星物质损失过快，伴星会失去热平衡，双星系统会经历公共包层演化，就不太可能继续吸积变成黑洞了。这就要求伴星的物质损失不能太快，或句话说，伴星不能演化的太快。这样大质量 >8~{\rm M_\odot} 的伴星便排除在外了，因为恒星的质量越大演化的越快。这里并不是直觉上：伴星质量越大，伴星提供给中子星的物质越多；这个观点是错误的。中小质量 \lesssim 8~{\rm M_\odot} 的伴星才有可能为中子星提供足够长时间的物质供给，使中子星吸积塌缩成黑洞。 总结一下：中子星可以通过吸积伴星的物质塌缩成黑洞。这一类黑洞恰好处在了观测上存在的黑洞中子星的间隙之间。能够使得中子星吸积塌缩成黑洞的双星系统，其轨道间距不能太长，伴星的质量也不能太大。 巧合的是，答主邀请了我来回答这个问题。我在去年的做的一个课题恰好是研究中子星吸积形成黑洞的模型。一月份投稿至MNRAS，你的这个知乎问题提出之后的几天文章接收了。 我们做的这个模型，比我上面描述的要更详细，更细致，但我不能全篇翻译放到这，因为我还要写毕业论文。。。。。到时候查重我可不想给自己挖坑跳哈哈哈哈哈哈。所以题主如果感兴趣、有能力阅读可以直接看我的文章，这是文章链接： 我可以大致把文章的摘要简单说一下放在这里： Electromagnetic and gravitational wave observations indicate that there is dearth of compact objects with mass ~2.5 - 5 M⊙.以前电磁和引力波的观测指出在2.5-5 Msun 之间没有致密天体的存在。 This so-called 'mass gap' may be linked to the supernova explosion mechanisms that produce neutron stars (NSs) and black holes (BHs). 这个所谓的质量间隙可能和中子星和黑洞产生时候的超新星爆发机制有关。 However, the existence of a few mass-gap compact objects, some of which have been confirmed to be BHs, poses a challenge to the traditional theory of black hole formation. 不过呢，有一小部分质量间隙的致密天体它们被确认为黑洞。它们的存在对传统的黑洞形成理论带来了挑战。 In this work we investigate the possible formation channel of BHs from accretion-induced collapse (AIC) of NSs in X-ray binaries. In particular, we consider the influence of super-Eddington accretion of NSs. 在我们这个工作中，我们研究了中子星吸积致塌缩过程，从而来解释质量间隙黑洞的形成。特别的是，我们考虑了中子星超爱定顿吸积机制。 Recent observations of ultraluminous X-ray pulsars suggest that their apparent luminosities may reflect the true accretion luminosities of the accreting NSs, even exceeding the Eddington limit by a factor of ≳ 100. Thus, NSs accreting at a super-Eddington accretion rate may rapidly grow into BHs in intermediate/low-mass X-ray binaries. 近些年对极亮X射线脉冲星的观测指出，它们的光度或许反映的是他们真实的吸积光度。这个光度超出了中子星爱丁顿光度极限的100倍还要多。因此，在中小质量X射线双星中，超爱定吸积吸积的中子星可能会吸积塌缩成黑洞。 Based on the super-Eddington accretion disk models, we have investigated the evolution of NSs in intermediate/low-mass X-ray binaries by combining binary population synthesis and detailed stellar evolutionary calculations. 基于超爱定吸积盘模型，我们使用双星细致演化和双星的星族合成的方法研究了中小质量X射线双星中中子星的演化。 We show that super-Eddington accretion plays a critical role in mass growth of NSs, and the final masses of the descendant BHs are heavily dependent on the NS magnetic fields, the metallicity of the donor star, and the bifurcation period of the binaries. 我们的结果显示，超爱丁顿吸积在中子星的质量增长过程中起到了至关重要的作用。黑洞的最终质量很强地依赖于中子星的磁场、伴星的金属丰度、双星系统的分叉周期。 AIC of NSs may account for some of the observed mass-gap BHs like GRO J0422+32. 中子星的吸积致塌缩或许可以解释一些观测到的质量间隙的黑洞，比如GRO J0422+32。 We also present the parameter distributions of the potential mass-gap BHs in a Milky Way-like galaxy, and point out that future space-based gravitational wave observations may provide important test of or constraints on the formation of mass-gap BHs from the AIC channel. 我们也计算了在一个像银河系这样的星系中质量间隙黑洞的参数的分布。我们也指出为外空间引力波的观测或许可以对我们的这个中子星吸积致塌缩形成质量间隙黑洞的模型提供限制和检测。