黑洞是如何形成的?
基本特征
1967年,物理学家约翰A惠勒首次使用了“黑洞”这个术语,这是一个空间和时间区域的名称,它具有非常大的引力,即使是光量子,也不能“逃出”它的极限。它的大小是由引力半径决定的,作用的边界称为事件视界。
形状特征
在理想状态下,只要一个黑洞是孤立的,那么它就是一个绝对黑暗的空间。黑洞到底是什么,我们谁也不知道,只知道它们可能存在,但绝对是看不见它的。根据科学家们的探测,只有通过在事件视界区域的发光,才有可能确定它的存在。出现这种情况有两个原因:
(1)黑洞制造了一个弥漫气体尘埃云的图像,里面的密度在不断增加。(2)通过黑洞附近的光量子,改变了它的轨迹。有时这种变形是如此巨大,以至于在它进入内部之前,光线在其周围弯曲可达数次。
根据天文学家的说法,这颗恒星是有形状的,它看起来就像一弯新月。这是因为面对观察者的一方,由于特殊的空间原因,看起来总是比另一方更明亮。“新月”中间的黑圈就是一个黑洞。
出现黑洞
有两种情况会导致黑洞的出现,即:a,压缩一个大质量恒星;b,压缩星系中心或其气体。当然,还有一些假设,认为它们是在宇宙大爆炸之后形成的,或者是在核反应中因出现大量能量所产生的。
黑洞类型
主要有几种类型:超大质量的,通常位于星系的中心;初级的,假设它们在宇宙形成时,引力场和密度的均匀性会出现较大的偏差;量子假设发生在核反应中,并且具有微观的尺寸。
黑洞的生命并非永恒
根据S.霍金的假设,黑洞会逐渐“减轻体重”,最后只留下基本粒子。
有一个假设,黑洞有一个相反物体,即:白洞。根据理论,一个白洞会在短时间内出现并解体,释放出能量和物质。科学家们相信,通过这种方式创建了一个特定的“隧道”,并且借助它,你可以移动很远的距离。
结语
可以看出,对于黑洞的认识,我们只知道它可能存在,但是,它们在哪里?它们的里面是什么?目前还不清楚。
当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。
质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发黑洞的诞生。
“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。
根据广义相对论,引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时,它的引力场对时空几乎没什么影响,从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小,它对周围的时空弯曲作用就越大,朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一特定值(天文学上叫“史瓦西半径”)时,就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时,恒星就变成了黑洞。说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的。