这个时候内核是由中子简并压在支撑自身重力,使形状保持稳定 。黑洞:残余内核超过太阳质量3.2倍时,再没有更大的力能支撑恒星自身重力,恒星将不可避免地持续坍缩下去,最终成为尺度无限小的1个点 。这时这个残核的密度无限大,温度无限高,时空曲率无限大(引力场无限大),使得光都不能逃离,所以外界是无法观察到它的,所以被称为“黑洞” 。
【大质量黑洞是如何产生的,黑洞如何产生】这时现有物理学定律在“黑洞奇点”里完全失效,其内部我们无法观察到,内部规律我们也无法研究 。黑洞的内核只是一个点,但是内核之外存在一个边界,这个边界内的光都无法逃逸,我们看到的是一个球形黑区,这个球形的外边界就叫“黑洞视界” 。前天(2019.4.10 21:00)发布的第一张黑洞照片,中间黑色的区域就是“黑洞视界”,那不是“黑洞奇点”(黑洞的全部质量所在),而是我们看不到光的最大边界 。
人类如何才能制造出一个黑洞?
目前已知的,最接近真实黑洞的样子,是之前拍摄的黑洞照片 。而影视作品中,对黑洞刻画的最真实的是,科幻神作《星际穿越》 。下图中,是星际穿越中的墨菲,她揭开了引力的秘密,很有可能,人类可以因此而制造一个黑洞 。要了解黑洞如何创造,需要先知道以下几点:01史西瓦半径史西瓦半径是一个在物理学和天文学中,尤其在万有引力理论、广义相对论中非常重要的概念,因为,它其实就是称为黑洞的临界条件——专业的讲,叫临界半径特征值 。
史西瓦半径的值史西瓦半径的值,其实就是一个逃逸速度为光速的物体的最小半径 。逃逸速度的表达式如下:一个物体的史瓦西半径与其质量成正比,太阳的史瓦西半径约为3千米,地球的史瓦西半径只有约9毫米 。也就是说,把太阳保持质量不变,缩小到一座山那么大;或者把地球缩小到一颗花生米那么大,它们就会成为黑洞 。02创造黑洞有多难?一定要大质量么?理论上讲,可以存着任何质量的黑洞,只要满足史西瓦半径的要求 。
我们把史西瓦半径公式和密度、体积的公式一起联立 。最后得到密度会是一个非常惊人的数量级 。如果是太阳,这个密度也有10的20次方之多!比中子星密度还要大几十万倍 。那么如何达到呢?已知的方法就是压缩——利用碰撞来压缩 。让两个高速、高能的粒子相互碰撞,其碰撞过程中,相互挤压,有可能达到史西瓦半径!这样我们就在实验室创作了一个黑洞 。
黑洞是怎么形成的?黑洞里有什么东西吗?
黑洞是大质量天体演化的结果 。一般来说,质量在30倍太阳质量以上的恒星,最终都会演化为黑洞 。恒星演化的动力就是其质量所产生的引力作用,在巨大引力下,恒星核心区域的压力和温度将会达到极高的程度 。因此就会引起聚变反应,产生大量的能量,这也是恒星发光发热的来源 。聚变反应就会消耗物质,也就早晚有消耗完的时候,因此当恒星内部不能再进行聚变反应产生能量的时候,恒星就会演化到下一个阶段 。
根据质量不同,一般会有三个演化方向:8倍太阳质量以下的演化为白矮星,8~30倍质量的演化为中子星,30倍质量以上的演化为黑洞 。白矮星是依靠电子简并力抗衡引力所形成的天体,如果质量更大,电子简并力就无法抗衡引力,所以需要更有力的中子简并力来抗衡,这就是中子星 。但如果质量更大,中子简并力也无法抵挡引力,所以物质会继续坍缩下去,就形成了黑洞 。
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