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恒星生命的结束,黑洞生命的开始

黑洞是现代广义相对论中,存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大,使得视界内的逃逸速度大于光速。故而,“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”

发现过程

1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦场方程的一个真空解,这个解表明,如果一个静态球对称星体实际半径小于一个定值,一旦进入这个界面,即使光也无法逃脱,这是一种奇特的星球,被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

黑洞的观测

恒星生命的结束,黑洞生命的开始两个黑洞(想象图)

黑洞无法直接观测,但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹,还可以取得位置以及质量。

产生过程

某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间——形成中子星,而黑洞的产生和中子星的产生基本相似。

恒星生命的结束,黑洞生命的开始中子星吸收周围星系的物质

由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去(包括光)。

一个恒星——膨胀——内部元素聚变——中子星——膨胀——内部元素聚变——黑洞

恒星生命的结束,黑洞生命的开始

史瓦西半径计算公式

(史瓦西半径计算公式用于计算黑洞半径)

所以某些恒星在生命的最后就变成了黑洞,而太阳由于质量过小,所以太阳只能变成中子星,而不会变成黑洞(“理论上由恒星形成的黑洞”其质量最小不能小于3倍太阳质量)。

黑洞的消亡

有人认为黑洞能吸收所有东西,自身质量是不可能减少的,但按照霍金的理论,在量子物理中,有一种名为“隧道效应”的现象,即一个粒子的场强分布虽然尽可能让能量低的地方较强,但即使在能量相当高的地方,场强仍会有分布。

恒星生命的结束,黑洞生命的开始黑洞

对于黑洞的边界来说,这就是一堵能量相当高的势垒,但是粒子仍有可能出去。霍金还证明,每个黑洞都有一定的温度,而且温度的高低与黑洞的质量成反比例。也就是说,大黑洞温度低,蒸发也微弱;小黑洞的温度高蒸发也强烈,类似剧烈的爆发。相当于一个太阳质量的黑洞,大约要1x10^66年才能蒸发殆尽;相当于一颗小行星质量的黑洞会在1x10-21秒内蒸发得干干净净。

霍金认为黑洞会发出耀眼的光芒,体积会缩小,甚至会爆炸,会喷射物体,发出耀眼的光芒。当英国物理学家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年做此预言时,整个科学界为之震动。

霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃,他结合了广义相对论和量子理论,他发现黑洞周围的引力场释放出能量,同时消耗黑洞的能量和质量。

恒星生命的结束,黑洞生命的开始人类发现最大的黑洞产生的盘吸现象

迄今为止人类已经发现了许多黑洞,有些质量非常大,有些却很小。最大的它的名字是人马座A*,质量是太阳的400万倍左右,最小的有三倍太阳质量。

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