黑洞的密度無限大,那麼黑洞會是什麼元素組成的?塌縮的鐵會形成新元素嗎?

為了部落17


至今無人知道黑洞是由什麼組成,黑洞是一巨大的引力時空,它的存在是天體沒形成前就己經有了,也不是恆星的產物,宇宙中的一些元素是恆星內部強烈的聚變,將質子壓在一起而存在的,有些元素太重,無法通過恆星聚變產生,如鐵。


平常人246089341


黑洞的密度無限大,那麼黑洞會是什麼元素組成的?塌縮的鐵會形成新元素嗎?

這個問題表述不是很準確。

黑洞密度無限大隻是指黑洞中心的奇點。

現在人們認識黑洞一般把黑洞史瓦西半徑包括在內。

黑洞奇點無窮小,但史瓦西半徑是有一定尺度的。

這個半徑與質量成正比,質量越大,史瓦西半徑就越大。

計算公式為:R=2GM/C²

式中,R為史瓦西半徑,G為引力常數(6.67x10^-11N·m²/kg²),M為質量,C為光速。

但黑洞所有質量是集中在奇點上。

這個奇點體積無限小,無限小的東西使我們無法認知的東西。哪怕這個黑洞質量只有1克,其密度也是無限大的,因為無限小的體積無法測算密度。

既然物質在無窮小的體積裡,任何我們認知的元素都不存在。

我們認知的物質都是由原子組成,元素也是有原子組成。

我們人類能夠認知的最小尺度是普朗克尺度,也就是1.6×10^-35米。電子直徑為10^-15米,普朗克尺度比電子小20個數量級,也就是小1萬億億倍。

量子力學認為,小於普朗克尺度對於我們世界沒有任何意義。

但奇點無限小,就是比這個還要小,不知小多少。

而黑洞的所有質量都在這個奇點裡,這樣的物質現有任何理論都無法描述。

事實上,到了白矮星,物質就不是由我們認知的元素組成了。

白矮星是太陽的歸宿,一般認為,0.5倍以上到8倍以下太陽質量的恆星,死亡後就會留下一個白矮星,因此白矮星是這類恆星的屍骸。

白矮星上的物質非常至密,原子被壓扁壓破,一些核外電子成了自由電子,但還基本保持了原子的狀態,依靠電子簡併壓支撐著引力壓力,所以又叫做電子簡併態物質。

何謂電子簡併壓?就是根據泡利不相容原理,在費米子組成的系統中,不能有兩個或兩個以上的粒子處於完全相同的狀態。

這樣電子之間就形成了一種無法相容的壓差,靠這個支撐著不繼續塌陷。

白矮星物質密度達到每立方厘米1~10噸,已經不是我們認識的任何一種元素了。

這種至密物質的星球引力很強大,一般天體,也就是恆星、行星、星際物質靠近它都會被拉扯撕碎吃掉。

隨著白矮星不斷的吞噬周邊天體物質,也就是吸積,質量達到錢德拉塞卡極限,也就是太陽的1.44倍時,電子簡併壓就承受不住身體的壓力了,就會繼續塌縮,巨大能量引發突發碳、氧核聚變,熱失控導致la超新星爆發。

白矮星爆發的結果很可能形成一顆中子星。

因此錢德拉塞卡極限既是白矮星的上限,也是中子星的下限。

中子星的壓力已經將原子壓垮壓碎了,電子被壓進了原子核,與質子中和成為中子,加上原來的中子,整個星球都變成了一個大中子核。

中子星很小,1.44倍太陽質量以上的半徑只有10公里大小,因此物質就更極端至密了,其密度達到每立方厘米10億噸左右,這種物質還能夠算得上我們認知的任何元素嗎?

中子星是依靠中子簡併壓支撐著巨大的引力壓,但有一個奧本海默極限,就是到達3個太陽質量左右時,就撐不住了,必然坍縮成一個黑洞。

恆星形成中子星或黑洞並不一定要一級一級轉變過來,如果恆星巨大,在演化晚期就會直接轉變成中子星或者黑洞。

大質量恆星發生超新星大爆炸直接生成中子星或黑洞。

一般認為8倍以上太陽質量的恆星超新星大爆發後,會留下一個中子星;30~40倍太陽質量以上的恆星大爆炸後會留下一個黑洞。

從中我們可以發現,超新星大爆炸是把絕大部分物質都通過爆發拋散到了太空,剩下的核心很小很小。

中子星在3倍太陽質量以下,而一個40倍太陽質量的恆星,生成的黑洞一般只有4倍左右的太陽質量。

也有巨大的恆星由於中心溫度太高,會產生足量的反物質,大爆炸後灰飛煙滅,什麼也不會留下。

大質量恆星演化末期,都是完成了從氫核聚變開始,一級一級核聚變,到達鐵元素就無法進行下去了。

超新星大爆發前原恆星中心都是一個鐵核。

大質量恆星都是一級一級不斷的發生核聚變,從氫核聚變開始,順著元素週期表從輕到重不斷升級,每升一級所需要的的溫度和壓力就更高。

但到了鐵元素這一關,就過去去了。

這是因為鐵元素是最穩定的元素,不管是核裂變還是核聚變都不會產生能量形成自發的核聚變,而是要消耗更多的能量。恆星在演化後期根本沒有能量來激發鐵核聚變。

這樣大質量核心到此核聚變就進行不下去了。

在整個恆星主序星階段,恆星的穩定都是依靠中心核聚變的輻射壓來抵禦質量的引力壓,沒有了核聚變輻射壓,恆星引力壓導致物質急劇向核心坍縮,導致核心崩潰,熱核失控導致巨大能量爆發。

爆發的結果,根據中心留下至密天體的質量不同,形成一箇中子星或者一個黑洞。

有人問,中心那個鐵核呢?當然也被炸得粉碎了。

超新星爆發的能量巨大,一顆超新星爆發至少相當於太陽一生輻射能量的總和,甚至達到太陽總能量的5700億倍。

超新星爆發的溫度可達100~1000億度。

在這樣巨大能量高溫高壓下,還有什麼物質練不出來呢?那個頑固的鐵核當然也不例外,瞬間聚變成了更重的元素。

在宇宙誕生初期,只有氫、氦、鋰等輕元素存在,是恆星核聚變和超新星大爆炸,才使我們這個世界的元素漸漸多起來,但總量不到1%。

而現在宇宙中人類已經發現存在118種元素,這些元素的所有重元素,都是恆星通過核聚變和超新星大爆炸得來的。

這些元素無法與極端天體相提並論。

人類已知的118種元素中,密度最大的元素為金屬鋨,每立方厘米22.8克。

而上述介紹的白矮星和中子星,密度與我們已知元素完全不在一個量級上,是真正的天壤之別。

這些天體都還是我們世界的物質。

而黑洞奇點,已經超出我們的認知,是超時空的東西,人類又怎麼能夠窺視其中的奧秘呢?

結論:黑洞的組成已經不是我們認知的元素,鐵在高溫高壓下能夠聚變出更重的元素,但“塌縮”描述不準確。


時空通訊


任何東西你想了解它,首先都得從它那裡獲得信息。以人類目前的知識,想要獲取地球以外的信息靠的是光。然而,黑洞並不允許光從它身上射出來,所以我們就無法獲得黑洞本身的信息,對它的一切認識都是推測,更別說知道它的構成成分了。這就好像你同學看見了一個美女之後,轉而來告訴你她怎麼怎麼好看,你也只能從他告訴你的語言中去構建這個美女的影像,除非你真的去看她一眼,否則光靠轉述的信息你的大腦無法構建出一個清晰的圖像。


熵界


人類目前對黑洞知之甚少,大多是猜測和推斷,至少不能用目前的“科學”手段證實。

宇宙是物質(正反)的、運動(循環)的。

黑洞的密度極大,但絕不是無限大。

太陽(99.86%)佔太陽系空間千億分之一級別,原子核(99.97%)也佔原子空間的幾千億分之一,原子核內的空間也不小。

恆星級別的物質壓縮原子空間,最終塌縮為黑洞,此時粒子應該至小於質中子。黑洞也在增大,壓縮下一級的粒子,或許是暗物質級別。

行星級別質量的物質壓力/引力有限,只能止於鐵核。


魏東雙


黑洞的冷才是物質的還原,只有無限的冷卻收縮才有把還原物質高密度收籠,才能原為一體的黑洞逞現。


陳昌海12


黑洞沒有密度,是缺失天體。宇宙大爆炸後留下的一個宇宙坑就是黑洞。宇宙大爆炸來自奇點,奇點來自暗能量,


美術家1


我認為黑洞是一個冷體,冷到光都失去了光芒。我們忽視了一個問題,萬事都是相對的,熱有一個很高的值,但我們卻很少了解冷到底有多冷。而黑洞就是一個極冷的場,有很多東西都是可以相互轉換的,黑洞也應該具有此特質。宇宙的起源或許與黑洞有關,能量轉換成物質,物質轉換成能量或許都和黑洞有關。


金海岸上的老船長


鐵不會坍塌,只能被裝起來。


用戶6961602467377


如果有人告訴你黑洞是什麼元素詛成的,他就是下一位諾貝爾獎得主。才剛看到照片就談什麼元素,這不是瞎搞嗎?過幾百年再說。


RMLTT


我認為黑洞沒有原素。是由各種場和湯共同形成的,以螺旋的方式極速運轉,中心產生極大的引力。


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