天体系列—终极天体 黑洞

当一颗质量只够大的恒星其内部核反应燃料用尽时，会在其自身巨大的重力下核心迅速收缩、坍塌，从而形成一个体积无限小、质量无限大的新天体“黑洞”。

“黑洞”一直是宇宙中最神秘的天体，因其无法直接观测，所以从1916年科学界演算这个“神秘的天体”到现在人类的第一张照片，才总算证实了它的存在。据推测，在宇宙中几乎每个星系的中央都有一个黑洞，而整个星系里的所有天体都围绕这个黑洞旋转。

人类历史上第一张黑洞照片

黑洞的演化过程

了解这个问题之前我们需要了解一个词语“奥本海默极限”，它是指形成中子星的最高质量（3倍太阳质量，之前是0.7倍太阳质量，但这个说法是错误的，目前已更正），一旦中子星的质量超过这个极限，本身就会坍塌形成黑洞；

演化过程：当一颗质量足够大的恒星（≥7个太阳密度的恒星）在其本身可提供氢核聚变的燃料消耗殆尽时它就会变成一颗红超巨星进行氦核聚变，红超巨星的寿命非常短（上一篇已提到原因），列如猎户座的参宿四寿命只有几百万年；在这之后红超巨星内部的氦核已燃烧殆尽，而核心坍塌所产生的高温却又不足以到达氦核燃烧的产物“碳”的着火点，所以其内部不会再有核聚变的热来抵抗重力崩溃，而是由极端高密度的物质产生的电子简或者物质的最基本单位“中子”来支撑，但由于恒星核心的质量大于3倍太阳质量，其本身的“中子”也无法支撑这么大的引力而被碾碎，其中心就会形成一个体积无限小、质量无限大的新天体“黑洞”。

黑洞分类

科学家通过观察“黑洞”吸引其周围环绕物质的能力从而判断黑洞的质量，目前按其质量分为“迷你型黑洞”“恒星型黑洞”“超大质量黑洞”。

• 迷你型黑洞

大型强子对撞机

据科学家推断，欧洲的大型强子对撞机使两个质子相撞，如果在其非常小的距离引力会变得非常的大（也就是黑洞的施瓦氏半径会变的足够大），那么我们就有可能产生一个迷你型黑洞；不过大家也别担心，黑洞消失的的时间与其质量成反比，越小的黑洞消失的时间越快，而这种大型强子对撞机所产生的迷你型黑洞的寿命大约只有一亿分之一秒的一千的九次方分之一（产生的瞬间就消失）。

• 恒星型黑洞

普通黑洞

恒星型黑洞或者中等质量型黑洞是指我们平常所讲的普通黑洞，其质量约在99万倍个太阳质量以下的统称；比如离地球最近的黑洞“麒麟座V616”，其质量约为9倍太阳质量，距离地球约2900光年。

• 巨型黑洞

黑洞构想图

科学家一般把质量为100万倍～100亿倍太阳质量的黑洞称为巨型黑洞或者超大质量黑洞；据推测，每个星系中央都潜伏着一个超大质量黑洞（包括我们银河系）；在我们银河星中心人马座方向，有个名叫“人马座A*”的超大质量黑洞，也是目前已知离我们最近的超大质量黑洞，其质量约为410万倍太阳质量。而目前人类已知的最大黑洞是位于猎犬座附近的Ton 618类星体，其包含的超大质量黑洞约是太阳质量的660亿倍。

黑洞的隐身术

黑洞构想图

科学家一直很难发现黑洞究其原因是它的隐身术，黑洞本身的引力场是非常强的。而根据广义相对论，时空会在引力场作用下弯曲，而光在穿过这些引力场时也会发生弯曲，从而使本身被黑洞挡住的恒星光芒因为引力场的关系就会偏离原来的方向绕过黑洞到达地球，这就使科学家照样能看清黑洞背后恒星发出的光，这就是黑洞著名的隐身术。

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