黑洞到底是如何演化形成的?


黑洞到底是如何演化形成的?

黑洞的演化過程有點類似於中子星的形成。它們都是由大質量恆星在自身引力作用下坍塌而形成的。然而,當中子星在所有恆星物質坍縮變成中子時,坍縮過程停止並變成一箇中子緊密結合的超大質量行星。

黑洞的坍塌過程則不會像中子星一樣停止,中子將被巨大的萬有引力破碎,變成更基本的粒子,最後成為一個密度極高的物體。因為它的引力太大,第二宇宙速度甚至超過了光速,所以即使是光也無法逃脫它的控制。它周圍的所有物體都被它的引力所吸引,因此黑洞在視覺上可以看作是宇宙中的真空吸塵器。

黑洞到底是如何演化形成的?

從某種意義上說,恆星類似於黑洞。兩者都有一個非常小且非常密集的核心。但它們本質上仍然不同。恆星釋放能量,傳遞到宇宙物質和周圍的其他天體,讓我們感知它的存在和運動。這種效應被認為是恆星的一部分,所以從我們觀察的角度來看,恆星的體積非常大。但黑洞是不同的,除了一個小核心,我們幾乎沒有觀察到它周圍的物質。對它散發出的能量的理解仍然非常不足,所以在我們看來,黑洞很小。

它就像一個火柴頭,點燃之前看起來很小,但燃燒後它看起來很大。物體越亮,對我們的感覺就越大。例如,相機上的閃光燈原本只是一個小部件,但是當它閃耀時,我們可以在一定距離看到一個巨大的光團。如果我們不知道閃光燈的原貌,只看這個光團,那麼我們肯定會認為它非常大。

黑洞到底是如何演化形成的?

所以從這個角度來看,我們可以知道,雖然恆星發出的光非常明亮,但並不意味著它真的很大。黑洞雖然無法照亮,但並不意味著它很小。因為它們處於不同的運動狀態,所以它們將具有不同的視覺效果。簡而言之,一顆恆星是一個燃燒的黑洞,黑洞是一顆熄滅的恆星。

我們把一個太陽的質量用M來替代,當恆星內部能量耗盡且質量小於1.5M時,一些較小的恆星,如太陽系中的太陽,則會變成白矮星。當這些恆星縮小到原始半徑的十分之一到百分之一之間時,中心的密度已經非常大,足以抵消其自身的引力,並且它將不再縮小。恆星的剩餘熱量將使其發光。隨著熱量的消耗,表面溫度越來越低,直到它被熄滅,我們再也無法觀察到它。

黑洞到底是如何演化形成的?

在恆星的能量耗盡之後,如果它的質量高於1.5M但低於3M,它將演變成中子星。收縮到一定程度時,較大的紅巨星會爆炸,這是超新星爆炸。超新星向外釋放物質外層,形成一個星雲。它的內核將繼續縮小並最終成為中子星。

當恆星內部的能量耗盡時,其質量超過3M,則不會達到最終平衡狀態,並且只會不斷向內收縮。基於現有知識,我們無法確定其密度,但理論上它將變得更密集,最後密度將達到臨界點。此時,它的質量和密度非常大,以至於產生的引力可以捕獲所有粒子,包括光,這些粒子無法逃脫其引力範圍。這時,它就變成了一個黑洞。


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