黑洞由于巨大的引力,其表面的逃逸速度超过了光速,所以无论是光还是其他信息都无法离开黑洞表面,我们管这个表面叫做事件视界 。在这个视界以内的事物我们是无法观测到了,所以我们只能观测到视界外发生的事情,也就是我们可以观测到黑洞周围的光和各种射线,但中间确实黑的 。对于黑洞内部,我们目前还无法确认那里的物质状态,因为在极高的引力下,物质已经分解破碎,我们目前的基础物理已经不适用那里的环境了 。
黑洞形成后,如何演变呢,黑洞会死亡吗?
关于黑洞的形成,目前认为主要有两种形式,一种是在宇宙形成之初就形成的,被称为原生黑洞,这种黑洞是在宇宙诞生之初,大团的能量转化为物质这个过程中产生的,通常星系的中心黑洞和类星体属于这一类黑洞,另一种黑洞是由大质量恒星形成的,质量超过太阳30倍的恒星,进入晚年的超巨星阶断后,当它的内部开始产生铁元素时,就会发生超新星爆发,在那一瞬间,星球巨大的压力会在内部产生一个黑洞,这个黑洞会迅速吸收恒星的质量和能量,进而迅速膨胀,所以会占有死亡恒星质量的绝大部分,但是这样的黑洞相对于星系中心黑洞和类星体黑洞比较小,其质量有太阳的二三十倍左右,但是比较大的星系中心黑洞和类星体黑洞可以达到太阳质量的百亿倍以上 。
那么黑洞形成之后如何演变呢?这个还真不太好说,因为不同质量的黑洞是不一样的,处于不同环境中的黑洞命运也是不一样的,质量特别小的黑洞会很容易挥发掉,因为霍金辐射理论认为黑洞是会有辐射挥发的,越小的黑洞挥发的越快,但是大质量的黑洞就不容易挥发了,像银河系中心黑洞这么大质量的黑洞(太阳质量的400万倍),1万亿年也不会挥发干净 。
黑洞形成之后都是在不停的吞噬物质的,所以很多黑洞都在变得越来越大,特别是星系中心的黑洞和类星体黑洞,但是有些大质量恒星变成的黑洞由于不能吸收太多的物质,或者是能量挥发超过了吸收物质的速度,那么它就会变得越来越小,直至消失 。也有人认为黑洞如果不断吸收物质的话,当吸收的足够多的时候,或许会变成一个白洞,白洞和黑洞相反,它不吸收物质,只会向外喷发物质,所以称为白洞 。
超大质量黑洞是如何形成的?这种黑洞寿命多长?
——天文学家通过建模支持了一种可能理论早在十几年前,天文学家就发现了处于宇宙黎明时期(the dawn of the universe)的超大质量黑洞的身影 。它们的存在一直令人迷惑不已,因为在通常情况下,形成一个超大质量黑洞需要几十亿年的时间,而截止目前,仅通过观测发现的宇宙黎明期的超级巨兽就超过了二十几个,其中有些黑洞出现的时间要追溯到宇宙大爆炸后的8亿年以内 。
例如,2015年2月的《自然》杂志,就报道天文学家们发现了一个超大质量黑洞,其质量大约是太阳的120亿倍,出现的时间仅仅是大爆炸后的8.75亿年 。黑洞的成长需要时间,对于天文学家们来说,他们本来并不指望在如此早期的宇宙能够发现这般巨大的黑洞,他们甚至认为,从理论上来说,在大爆炸后的10亿年以内,发现超过100亿倍太阳质量的黑洞简直是难以置信的 。
研究这种超级巨兽的成因既充满挑战又十分有趣 。《Nature Astronomy(自然天文学)》杂志在线发布了一项新的研究成果,来自爱尔兰都柏林城市大学、美国哥伦比亚大学、乔治亚理工大学、赫尔辛基大学的一组研究人员,为这些古老巨大黑洞的成因增加了一个新的证明 。在计算机模拟中,研究人员表明,如果位于宿主星系附近的星系能够发出足够的辐射,关闭该宿主星系的恒星形成能力,那么位于宿主星系中心的黑洞就能够迅速成长 。
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