黑洞是如何形成的?

15周光華


黑洞,是我們很熟悉的天體,也是我們人類尚無法探索的天體,但是根據各種計算和數據,我們便知道了黑洞是如何誕生的。

先說說一顆普通恆星之所以穩定,是因為它的聚變反應所產生的輻射壓力正好抵消了想要使恆星坍縮的引力。然而,當恆星耗盡燃料時,這種平衡就失去了,它的核心開始收縮。現在可能會發生一些事情。

如果這顆恆星的質量和我們的太陽差不多,它的最終狀態將是一顆白矮星。沒有更多的聚變,只有更重的元素,如氧、碳等,然後緩慢冷卻。

但它不會因為電子簡併壓而進一步坍塌,這是由於原子中的電子是費米子,不能佔據相同的狀態這一事實造成的。

所以如果你把這些原子推到一起,它們的電子就會上升到越來越高的能級。這種壓力可以精確地平衡,質量小於1.4倍太陽質量或錢德拉塞卡極限的恆星的引力。

但如果這顆恆星質量更大,它將繼續在這個狀態之外坍塌。它會融合更重的元素。它的質子可以捕獲電子,產生中子,並在此過程中釋放出超新星中的大量中微子。現在這顆恆星密度更大,幾乎完全由中子組成。這一次是由中子簡併壓支撐的,只要恆星質量低於2-3太陽質量就足夠了。

好的。最後,假設恆星質量更大。質量是太陽的10倍。它會到達白矮星階段,繼續坍縮。它會變成中子星,但還是會收縮。沒有別的東西支撐它了,所以它的密度越來越大,最終,它坍縮到恆星的所有質量都包含在史瓦西半徑內,它會變成了一個黑洞。

這就是恆星質量黑洞的形成過程。至於那種超大質量黑洞是在現有小型黑洞合併之後產生的。


萬物未解之謎


題主的胡思亂想讓我這個學過幾年理論物理的人感到瞠目結舌!宇宙引力波是宇宙早期產生的引力波,與黑洞無關。星球碰撞產生的引力波微乎其微,除非是黑洞或者中子星合併時候能產生可觀的引力波。但這些都不是形成黑洞的原因!!題主到底看沒看過廣義相對論書籍?廣義相對論書籍寫得很清楚,黑洞的形成要麼是因為太初黑洞,要麼是因為大質量恆星晚期的超新星大爆炸,要麼是因為幾個黑洞的合併,和引力波絲毫無關。引力波是因為物質場存在擾動的情況下而產生的微擾現象,而黑洞卻是地地道道的非微擾現象。二者在物理圖像上風馬牛不相及!研究引力理論時候,對於引力波只需要考慮微擾引力效應即可,而研究黑洞卻必須要考慮非微擾引力效應。這點基礎常識但凡聽過廣義相對論課程或者報告,就有所瞭解,甚至連習題都不用做。

至於黑洞是否是科學,我要問題主一個問題,什麼叫科學?首先,科學不是國內的一些學者所認為的是“需要用數學語言描述”的理論。馬克思對科學與數學之間的關係有著十分精闢的認識:數學來自於經濟學,而不是因為有了數學經濟學才是科學!馬克思對科學的定義是:“科學”是用嚴謹的探索和論證方法進行的高級社會實踐活動,是求實創新的思維模式和行為模式,它既可以表現為系統的理論知識、創意和決策,也可以表現為有效的物質工具、產品和制度。“嚴謹的探索”指的是探索過程中邏輯自洽、考慮全面、有良好的反饋機制,“嚴謹的論證方法”強調的是符合實際,當然,馬克思強調科學的社會學,這裡不提了。用這個定義來思考黑洞理論是否是科學,就很清楚。黑洞有嚴格的定義,也有嚴謹的理論探索和相應的實驗觀測。請注意,嚴謹探索所得到的結果不一定是支持黑洞的,實驗觀測也可以否定黑洞,但是無論結果如何,黑洞都屬於科學範疇!此外,科學本身具有高度的容錯性!相反,沒有容錯性的一定不會是科學!科學允許犯錯,但是國內的風氣卻不允許犯錯,這是極其糟糕的!不犯錯只有兩種情況,要麼是萬能的神,要麼是重複別人的工作。馬克思對科學的定義裡有明顯的“創新”要求,創新就必定要犯錯。也只有犯錯了,才能找到犯錯的根源,從而規避犯錯。

可以這樣說,所有稱得上“科學”的理論都必定是從大量錯誤中走出來的,有的理論倒下了,有的理論經受了考驗。但無論哪種情況,這些理論都是科學的。我很反對國內流形的一個詞語“不科學”。沒有任何事物屬於“不科學”這個範疇!只要是客觀事物,哪怕是宗教玄學、政治事件、人文風土,都一定能在科學框架下被描述和研究。科學的範疇十分寬泛,能涵蓋的事物十分廣泛。否則物理學的研究對象不會大到宇宙小到粒子,試問在這麼寬的範圍裡,有什麼東西能逃出物理學的手掌心呢?


科學聯盟


對於黑洞是如何形成的話題,我看了大家的回答真的有點坐不住了,對於此題我來談談個人的看法,希望能帶給大家新的啟示。我認為,黑洞是宇宙的自然天體,是客觀存在的宇宙之網,是包裹著無盡恆星系邊緣的外圍空間,是宇宙無盡恆星系邊緣與邊緣之間同向自轉運動的緩衝帶。為什麼會這樣說呢?因為,宇宙是由無盡數量的恆星系所構成無窮無盡的自然天體,恆星系是宇宙物質運動的單元單位,是組成無盡宇宙空間的細胞。在宇宙之中,每個恆星系都是一個獨立性的物質週期循環運動的實體,都是像“泡泡"一樣呈圓形的狀態,恆星系之中的恆星,是主宰星系的主體,並依靠自身的燃燒和磁場來釋放與控制著本星系的物質週期循環運動和變化,恆星磁場有多大,該星系佔宇宙空間就有多大。每個恆星系的邊緣,從同性磁場的角度來看,都是磁性的同性現象,因而,恆星系與恆星系邊緣之間都是處於同性物理現象,同性相斥的物理現象就會自然產生。這樣,宇宙無盡數量恆星系的邊緣與邊緣之間就自然會形成沒有恆星的光和熱到達的自然天體,它是包裹著宇宙所有恆星系的外圍空間,形成了宇宙之網的自然現象,能對宇宙所有恆星系的物質週期循環運動起到緩衝和平衡作用,共同來支撐著無邊無際宇宙的恆存。不知這樣的回答是否準確?!如讀者閱後覺得我說的有道理,希給個點贊並關注我,歡迎大家一起來討論與學習。宇明於東莞市。





地外天使


簡單回答

黑洞的形成通常由質量大於太陽質量幾十倍甚至幾百倍以上的恆星演化而來的。恆星的演化歷程是一個時間漫長的過程。恆星通常是由引力凝聚而成的發光球形等離子體,屬氣態星球,恆星內部每時每刻都在進行著氫融合成氦的熱核聚變反應,超大質量恆星就是通過核聚變產生的能量來與恆星的萬有引力相抗衡,以維持恆星內部結構的穩定。一旦參與恆星內部中心的熱核聚變反應燃燒殆盡,那麼這顆恆星也就會走向衰亡,這時其核心在外殼重壓之下就會開始坍縮,直至最後形成體積接近無限小,密度幾乎無限大的星體。當其一旦收縮到小於史瓦西半徑時,黑洞即形成。黑洞的形成並不是恆星唯一的演化歸宿,還有可能是以白矮星和中子星為其終結的冷態形式。形成後的黑洞引力很大,時空曲率大到光都難以從其視界內逃脫,它不斷地吸積周圍的天體物質以壯大自己,但我們需認清,黑洞並不會創造出一個新的宇宙,它至始至終都只是形成於宇宙空間內的一種天體現象。謝謝大家的瀏覽!希望下次問答與你不期而遇,下次再見。

請您欣賞!以下是有關黑洞的圖片。








百科星君


黑洞是如何形成的?

黑洞或許是宇宙中最為終極的一種天體,其超強的引力將使在視界內的逃逸速度大於光速,從另一種意義上說,進入視界的物體即無法改變其向黑洞中心掉落的命運。

注意黑洞通過時背景星系光線的變化

和中子星以及白矮星一樣,黑洞也只不過是是不同質量恆星演化的結果而已,如果您有興趣的話,可以看看哪些恆星會最終演化成黑洞。

恆星演化末期內核質量低於1.4倍太陽質量(錢德拉塞卡極限,一般是8倍太陽質量以內的恆星)的恆星最終將形成白矮星,大部分白矮星非常接近這個質量。

恆星演化末期內核質量在1.4-3.2個太陽質量的(8-10倍以上25-30倍太陽質量以內的恆星),在紅巨星的後期階段超新星爆發後,內核收縮成中子星。

如果恆星演化末期內核質量高於3.2個太陽質量的恆星(奧本海默極限),在其紅巨星後期階段,則可能超新星爆發後內核直接坍縮成黑洞。

超大質量的恆星在其氫元素聚變結束後,其聚變支撐力不足以抵禦自身的重力,內核將開始收縮,導致的高溫會重新開始氦聚變。氦元素聚變的速度會比氫元素快,也更不穩定,將導致恆星的外殼膨脹為原來的數百甚至數千倍,當氦元素也聚變殆盡時內核將進一步收縮開始接下來的碳氧聚變...其速度將越來越快,溫度也越來越高,最終元素聚變成鐵時,內核將不再聚變,因為鐵以後的元素聚變將需要吸收大量的能量,此時內核再也無法抵擋外殼向內坍縮,其巨大的碰撞將直接導致超新星爆發,請注意,

幾乎所有鐵以後的元素都是通過超新星爆發或者中子星合併過程中提供給鐵以後元素聚變的能量中爆發合成。

一顆爆發的超新星在星雲中的衝擊波

如果此時其內核質量大於3.2個太陽質量以上的話,那麼恆星內核的簡併態物質無法支撐其超強的引力,最終結局將坍縮成黑洞

黑洞是恆星演化的終極結局,但並非是天體的最終結局,對於超新星爆發形成的黑洞來說,那只是其出生時的一聲響亮的啼哭,黑洞的生涯才剛剛開始。

黑洞有很多種成長方式,其中吸取其他天體的物質一種比較典型的方式

另一種則是通過黑洞合併的方式,這種方式就有些驚天動地了,宇宙中的終極事件,伽瑪射線暴或許就是來自黑洞合併或者中子星合併,其短時間(0.1S-數小時)內將釋放出太陽在幾百億年內能量的總和。這是一種宇宙尺度上的天體爆發,也是我們人類觀測到最為極致的能量爆發事件。

宇宙中再也沒有比兩個黑洞合併更大的事件了,如果有,那麼肯定是兩個更大的黑洞合併。

最大的黑洞示意圖

科學家認為銀心有著相當數量的黑洞群,並且一直在聚攏過程中


星辰大海路上的種花家


當物質、引力在空間達到飽和值時,會形成破裂,引力一邊修復引力一邊補充引力。這個破裂的現象就是所謂的“黑洞”,黑洞好比是一個大風箱,引力一拉一推,一推推出“暗物質”,一拉拉出“反物質”。因此引力很忙責任很重,在物質、運動、空間、黑洞、反物質、暗物質之間平衡宇宙。在暗物質反物質運動過程中局部會產生颶風、龍捲風等自然現象,地球上感受到的颶風也許是幾億年前的。這麼一大串宇宙現象,我們要用計算公式一點一點一項一項的推導、複查。我們人類不僅要學習、工作、生活,還要了解我們的地球環境、宇宙環境、大宇宙環境,我們要學會尊重環境、瞭解環境和大自然融為一體這才是我們人類的目的。


聊天選手九段


原創思想,黑洞正確的稱謂是:質量奇點,它們具有巨大的質量,引力和慣性,故具有宇宙中最大的相互作用,它們在宇宙中是永恆的存在: 物質誕生前,它們裸露在宇宙中,故可稱為`質量裸奇點’,物質從質量奇點和能量點-光子的相互作用中誕生,物質誕生後,它們的大部分形成了物質粒子,質量點深藏在其核心,餘下的成為恆星或星系的凝結核。而當物質死亡,解體後,又再次成為質量裸奇點。要強調的是,質量奇點和能量點-光子是宇宙中的一對終極的冤家對頭,簡而言之,質量和能量不能相互轉換,這就是不可違背的終極的宇宙秩序,所以愛因斯坦的E=MC2應該送入歷史的博物館了!


孤猴78345271


一個黑洞就是一個宇宙,一個宇宙就是一個黑洞,都在外面觀測不到,對外部都無任何效應。對外部來說,黑洞等同於真空,不可知,不可測。

除此之外,無黑洞,有的只是視界黑洞。

太陽質量有點大,太陽背後的光,被太陽引力效應彎曲了,有的剛好分成兩束,或更多束,一左一右或上下也是,分別繞行太陽,會到達地球上的同一點上,太陽太亮,平時我們看不清此現象。日蝕時,太陽背後,剛好有一個發光的星星,這時我們就會看到兩個或更多個在太陽周圍的星星,而在日蝕後,消失不見。

以上就是太陽產生的引力透鏡現象,太陽的背後有一片區域,如果光線沒被彎曲,可以讓我們看到,然而,光線總是被太陽彎曲了,在太陽的背後有一片區域,我們不可能看到,被縮小了,不見了,對我們來說,這就是視界黑洞。

視界黑洞的產生很簡單,只要有質量體引起光線彎曲,足夠距離下就可產生。

視界黑洞很多,比想象中的要多很多。

只不過,超大質量視界黑洞容易被引力效應反常,引力透鏡現象明顯,易被發現罷了。

超大質量視界黑洞具有其他條件下所沒有超高溫超高壓條件,所以,科學界非常關注。

平常所說的黑洞,就是,超大質量視界黑洞。


stemmer


黑洞是恆星演化後期的產物。

通常較大質量恆星(20倍以上於太陽質量)在演化後期時,核心會在自身重力的影響之下發生強力的收縮、塌陷。

為什麼此類恆星在演化末期會突然塌陷?是因為“老年期”的恆星核聚變能量變少,當核聚變能量與遊離於電子之間的簡併力無法抗衡自身的重力時,恆星會突然坍縮,周圍的氣體以光速壓向內核,會引起“反彈效應”,最後發生超新星爆炸,而核心會保留下來。

爆炸之後通常會形成兩種結果:一是中子星,二是黑洞;通常質量更大的恆星在發生超新星爆炸之後會遺留下來更大質量的內核,此時重力坍縮不會停止,將進一步塌陷,直至中心形成一個無法描述的詭異奇點,擁有無可匹敵的引力。

而那些質量相對形成黑洞的恆星小一點的恆星,在演化末期發生超新星爆炸之後會形成中子星,有人認為,中子星的質量不能大於太陽質量的三倍,否則就會進一步收縮,直至中子也被壓成粉末,最後形成黑洞。

而像我們太陽,質量不是很足夠,不會發生超新星爆炸,當過了主序星階段之後,演化為紅巨星,再苟延殘喘個數百萬年,就會逐漸熄滅冷卻,而太陽的內部也會收縮,最後形成一顆白矮星,發著泛白色的光,最後一點一點冷卻.......

但是也並不是越大的恆星就一定會形成黑洞,根據一些理論分析,通常恆星的質量大到某種程度,140倍或更高於太陽質量時,這類恆星不是很穩定,最後會發生爆炸,什麼也不會留下,當然,也並不是絕對的。


一枚遊戲科幻迷


原創思想,我覺得黑洞是從物質運動中坍塌而產生出來的,以及包括蟲洞亦是從運動之中產生出坍塌性質的。因為物質運動是存在著這個坍塌性質的,而坍塌性質就是演化出物質運動以及物質變化的性質了,不然是構成不了物質運動的。如果物質運動是由空間的坍塌造成出來的,哪造成出來的物質在運動之中,亦是同樣的再造成出另一種坍塌的,而另一種的坍塌就可能形成出黑洞又或是蟲洞之類的某種類型的時空之洞類了。以上所說的,就是我所理解的黑洞了,但不知這樣的回答是否的正確,而就不知道了,下面就交給磚家們繼續的討論吧!


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