黑洞是如何形成的?
黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。
广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界 (英语:event horizon)。虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,它不反光。
此外,弯曲时空中的量子场论预测,事件视界发出的霍金辐射,如同黑体的光谱一样,可以用来测量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞,这种温度高达数十亿K,因此基本上无法观测。
当物体内部的压强不足以抵抗自身的引力时,就会发生重力崩溃。对于恒星而言,通常是因为恒星内部的燃料太少,无法通过恒星核合成来维持温度;或者因为本来稳定的恒星接受额外的物质,而未能提高其核心温度来抗衡。在这两种情况下,恒星内部的温度都不够高,以致不能阻止其在自身质量下坍塌。
恒星或许可以经由使物质的成分进入异常状态,以简并压强来阻止坍塌。结果是形成各种类型的致密星之一。会形成哪一种致密星,取决于原始恒星的外层被吹走后留下的残余物质的质量。这种爆炸和脉动形成行星状星云,残余的质量可以远低于原来的恒星。残余质量超过5 M 的产物是由坍塌前超过20 M的恒星产生的。
如果残余的质量超过3–4 M(奥本海默-沃尔科夫极限),若不是因为原始恒星质量很大,就是残骸积累了额外的质量,以至于中子的简并压强也不足以阻止坍塌。现在还没有已知的机制(或许除了夸克的简并压强,参见夸克星)强大到足以阻止内爆,因此将不可避免地崩溃形成黑洞。
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黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程: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。
但在黑洞情况下,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。
当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料,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,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。
扩展资料:
黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
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高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。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取得位置以及质量。
黑洞是宇宙中极为神秘的一种天体,宇宙黑洞的引力极大,使得视界内的逃逸速度大于光速,任何进入视界范围内的物体都将被黑洞吞噬,即使是光也无法逃脱。
因此,科学家给黑洞下的定义是:时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体。据介绍,黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后,发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小。
参考资料来源:百度百科-黑洞