黑洞的視界半徑能夠超過一光年嗎?

科學探索菌


答:視界半徑一光年的黑洞質量將超過3萬億倍太陽質量,目前人類觀測到的黑洞當中,沒有視界半徑能達到一光年的,但是宇宙之大,也許在人類看不見的某個地方,就存在這樣一個龐然大物。


天文學觀測表明,幾乎在所有的星系中心,都至少存在一個超大質量黑洞,比如我們銀河系中心的黑洞,質量就高達400萬倍太陽質量,周邊還存在幾個數萬倍太陽質量的中型黑洞;物質無法穿透的黑洞邊界稱之為黑洞視界,對於史瓦西黑洞來說,視界半徑與黑洞質量成正比。

在2019年4月,科學家公佈了人類拍攝到的首張黑洞照片,該黑洞位於橢圓星系M87,距離地球5500萬光年,質量大約是太陽的65億倍,對應的史瓦西半徑大約為190億公里,相當於0.002光年。

在人類觀測到的黑洞當中,這已經屬於超大質量黑洞了;目前人類觀測到的最大黑洞,是位於104億光年外的一個類星體中心,類星體叫做Ton 618,中心黑洞質量是太陽的660億倍,對應的史瓦西半徑為0.02光年。

由於黑洞密度與半徑平方呈反比,於是以黑洞視界作為黑洞大小為依據時,質量越大的黑洞,平均密度將會越小,Ton 618中心的黑洞平均密度只有0.39千克/立方米,比空氣密度還低。

如果宇宙中存在一個史瓦西半徑為一光年的黑洞,以M87的黑洞做對比,我們可以推算該黑洞對應的質量大約是:

M=65億*(1/0.002)

=3.25萬億倍太陽質量

根據科學家公佈的最新數據,我們銀河系目前總質量大約是太陽的1.5萬億倍,所以兩個銀河系質量的黑洞,史瓦西半徑大約就是一光年。

根據星系的演化規律,大質量的星系會逐漸吞噬或者合併其他星系,比如我們銀河系周圍就存在數十個衛星星系,有的正在被銀河系吞噬,未來銀河系的質量會更大,中心質量黑洞也會增加,而且理論上黑洞質量是沒有上限的。

所以在遙遠的未來,半徑超過一光年的黑洞遲早會出現,至於現在宇宙中是否存在如此巨大的黑洞還不知道,畢竟人類的觀測能力有限,而且僅限於可觀測宇宙內。

還有一種猜想認為,我們宇宙就處於一個黑洞當中;我們可觀測宇宙質量為10^54kg,該質量對應的史瓦西半徑將達到1500億光年,遠遠超過了可觀測宇宙的實際半徑(460億光年)。


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艾伯史密斯


熟悉天文的朋友都知道最大的恆星是盾牌座uy,這個龐然大物可以裝下45億個太陽,其實我們的地球就已經夠大了,直徑達12756公里,坐飛機飛到地球的另一面也需要10個多小時,但是太陽的體積可以裝下130萬個地球,對比一下就可以想見盾牌座uy的體積有多麼巨大了,如果對比我們的地球的話,盾牌座uy可以裝下2億億個地球。


盾牌座uy的直徑可達23億公里,然而我們的太陽的直徑才139萬公里,如果把它的中心放到太陽的位置,那麼這個龐然大物將吞併水星、金星、地球、火星、小行星帶和木星的軌道,並且逼近土星的軌道,太陽系八大行星的軌道將被它吞併5個,作為一顆恆星,這個傢伙實在是太大了。


然而盾牌座uy卻並非最大的單一天體,前幾天公佈的首張黑洞照片的m87星系中心黑洞的視界體積(以史瓦西半徑公式計算的光無法逃逸的黑洞體積)就比盾牌座uy大得多,這個質量達太陽65億倍的黑洞的直徑至少有200億公里,裡面可以放下數千個盾牌座uy,放下海王星軌道內的整個太陽系更是綽綽有餘。





然而上圖中m87星系中心黑洞的照片上並非中間陰影部分都是黑洞的體積,因為一般要在黑洞半徑的5倍左右才能看到可見物質,所以上圖中的陰影部分要比黑洞本身大得多,這樣來看的話,上圖中的陰影部分的直徑或有近1000億公里。其外圍吸積盤的直徑使中間陰影部分的3~5倍左右,那麼外圍的吸積盤直徑或達5000億公里。

但是m87星系中心黑洞也並非宇宙中最大的黑洞,類星體Ton618的中心黑洞要比它大得多,觀測發現Ton618中心黑洞的直徑可達3840億公里,幾乎是m87星系中心黑洞直徑的20倍,體積則是它的近6000倍。



一光年的距離是9.46萬億公里,很顯然,最大的黑洞Ton618的直徑也沒有達到1光年,而且距離相差很遠,但是如果它的結構也像m87星系中心黑洞那樣的話,那麼它外圍的吸積盤將十分巨大,甚至可達近2萬億公里,相當於1光年的1/5了。也正是由於這個黑洞的吸積盤十分巨大,它發出的光也特別明亮,比2000個銀河系還亮,是已知宇宙中已知最亮的天體之一。


人類的方向


非常感謝小夥伴“科學探索菌”的信任和邀請。

先砸答案吧:我不知道是不是真的有,但我個人的傾向是沒有。

就用最簡單的史瓦西黑洞的視界半徑公式來計算一下,如果一個黑洞的視界半徑是一光年,這傢伙有多大。史瓦西黑洞半徑表達式為R=2GM/c^2,其中G為萬有引力常量,M為星球的質量,c為光速。從中可以看到,星球的質量越大,史瓦西半徑就越大,將太陽的質量代入表達式可以計算出太陽的史瓦西半徑約為3千米、代入地球質量可以計算出地球的史瓦西半徑為9毫米。

現在我們來假設存在著這樣一個史瓦西半徑達到一光年的黑洞,代入上面的公式,通過計算可知這個黑洞的質量能夠達到6.4乘以十的42次方千克,這個質量是整個銀河系的質量的十倍。

在科學家的觀測中,到目前為止,已經發現的宇宙中最大的黑洞的史瓦西半徑都沒有超過0.1光年的。所以更別提直徑1光年這麼大的黑洞了。

但是沒發現不等於沒有,理論上是存在這種視界半徑超過1光年的黑洞的。前提條件是,要給這個誕生後的黑洞足夠的時間和物質去吞噬,就能形成這麼大的黑洞。但是我們都知道,星系之間的空間是非常的寬廣的,物質很少,所以當黑洞吞噬完一個星系之後,也許還可以繼續吞噬周圍的幾個星系,這之後恐怕就很難在周圍繼續吞噬物質繼續長大了。

不過宇宙這麼大,誰能保證沒有例外呢。在我們沒發現這麼大的黑洞之前,只要有可能性,這種事情就有存在的機會。畢竟,在地球上誕生我們人類這種低概率的事情都發生了,那要產生一個這樣的黑洞的概率並不會比人類出現的概率小,沒理由就沒有。


郭哥聊科學



現在還沒有發現這麼大的黑洞。

整個宇宙中最亮、最明亮的物體既不是恆星也不是星系,而是類星體,比如S5 0014+81。



一顆超遠距離類星體顯示出大量證據證明其中心存在超大質量黑洞。黑洞如何如此迅速地變得如此巨大是一個有爭議的科學爭論話題,但可能有一個符合我們標準理論的答案。

活躍黑洞的一個例子是類星體如何工作的一個突出描述,它在兩個垂直噴流中增加物質並向外加速一部分物質。



到目前為止,S5 0014+81的質量是在2009年的一項研究中獲得的:400億個太陽。

對於不旋轉的孤立黑洞來說,黑洞的質量是事件視界半徑的唯一決定因素。其中最大的一個是目前的S5 0014+81,有400億個太陽質量。



它的物理尺寸半徑是地球-太陽距離的800倍,或者超過1000億公里。地日距離為0.0000158光年,乘以800等於0.01246光年,所以讓題主失望了。

雖然不到一光年,但這個數據仍使得S5 0014+81成為整個宇宙中已知最大質量黑洞,和三角座星系一樣大。



三角座星系也許沒有我們銀河系或仙女座大,也沒有給人留下深刻印象,但它是肉眼能看到的離地球最遠的物體,也是我們發現的第三大星系。

遙遠的大質量類星體在其核心顯示超大質量黑洞,它們的電磁對應物很容易被探測到。只有吸積盤和噴流可見,而不是黑洞本身。

它發出如此明亮的光,因為大量的物質通過吸積盤落入中心,加速併產生光。



當一個活動星系的一條噴流直接指向地球時,科學家觀察到一種被稱為耀變體的超發光現象。這些是整個宇宙中看到的最亮的物體。耀變體,是所有帶有超大質量黑洞的活躍星系中最亮的一類。

如果類星體S5 0014+81的直徑是我們太陽的1800萬倍(離地球280光年),它會比我們生命之星太陽更亮。

如果它位於280光年之外,它會像我們的太陽在天空一樣明亮。



相反,S5 0014+81在220億光年之外,我們認為這只是在大爆炸後的16億年。科學家對各種黑洞形成過程的模擬,如合併星系,表明直接坍縮黑洞的形成應該是可能的。直接坍縮、超新星、合併恆星和恆星殘餘物的組合可能產生如此巨大的年輕黑洞。

然而,到目前為止,還沒有人計劃探測遙遠、超大質量、但不活躍的黑洞。



它的活動洩露了它,但宇宙之大,人類只是探測到了一部分,可能存在更大、不活躍的黑洞。


軍機處留級大學士


應該可以有,但一定是在大型的星雲裡,這些星雲通常還處於幼年期,也就是剛剛誕生恆星,連銀河系這種質量相對集中的星系都還沒誕生,因此還沒有黑洞在掃蕩漂浮的物質,但並不影響有一個黑洞遊蕩過去吞噬一切,其實在我們的宇宙背景圖中是存在這種空間的,即很大一塊區域啥都沒有,其實可能就是有一個超大黑洞在那待著,已經把所有可以夠得著的質量都吞掉了,由於胃口太大,以至於這窟窿大到在我們視線可及的範圍內,居然都沒有它背後的東西,如果從這個角度分析,這個黑洞的視界範圍可能遠遠不止一光年,有可能是萬光年級別的。


一名普通老百姓


你算一下已知宇宙的總質量和史瓦西半徑有什麼發現。比哈勃半徑大還是小😹


悠悠披薩


你小看了大煎餅,你小看了老天爺這輕輕一劃。


攤煎餅出宇宙


不同的黑洞有不同的視界,無限的宇宙中可能有視界超一光年的黑洞。


光量子宇宙


這個不可能呢?M87中心黑洞勢力範圍內直徑400億公里,比太陽質量大65億倍屬於超大黑洞中的大哥大,400億公里相當於1.55天光傳播的距離,如果半徑增加10倍質量就會增加幾十萬倍,這樣的黑洞不可能有、何況是一光年半徑的黑洞那質量是幾千億個星系的質量想想這樣的黑洞就是全宇宙的質量了!


少評論多看看


很明顯,黑洞擁有更高維度的無限空間


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