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说到黑洞,“恒星”、“坍缩”这些词汇马上就会映入我们的眼帘。

天文学家以为大多数的黑洞并不是一最先就存在于宇宙之中的,而是质量足够大的恒星燃料耗尽之后,通过超新星发作最终坍缩而成的一种拥有无限密度的神秘天体。以是,黑洞的巨细是有下限的,由于像太阳这种级其余恒星是无法坍缩成为黑洞的,它只能只能先变为红巨星,再变为白矮星,最终经由上百亿年的冷却而成为一颗冰凉的黑矮星。要想坍缩成黑洞,那么至少要拥有30倍以上的太阳质量的伟大恒星才办获得。不外科学家以为宇宙中也可能存在着一些体积较小的原生黑洞。

由于黑洞的引力极为壮大,以是只要进入到黑洞的一定局限之内,包罗光在内的任何物质都无法逃逸而出,以是在这个局限之内的天下是完全不能见的,我们也将这条界线称之为黑洞的视界。

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并不是说视界之内的部门就是黑洞的实体,而是说这个局限之内任何物质都无法脱节黑洞的引力约束。至于黑洞的实体到底有多大,并没有人知道,也没有任何手段可以举行观察,由于视界之内什么也看不到。通常以为,黑洞的实体不外只是一个奇点,体积无限小,而密度无限大,由于在黑洞的视界局限之内没有任何气力可以阻止物质无限坍缩下去。

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虽然所有黑洞的中央可能都是一个奇点,但每一个黑洞的视界巨细并不相同,由于这取决于坍缩为黑洞的恒星质量。

关于黑洞的视界巨细有一个盘算公式,被称之为史瓦西半径公式,该公式只需要用到天体的逃逸速率、万有引力常数以及天体质量,便可以盘算出天体质心与被吸引物质质心的距离,这个距离就是史瓦西半径,也可以称为黑洞的视界。从这个公式,我们可以纠正我们一直以来对黑洞的一种误会。许多人都以为,恒星经由坍缩之后,体积会急剧缩小,以是黑洞的体积一定要比原有的恒星体积小得多。固然,这里所说的黑洞体积指的都是黑洞的视界巨细。

实在,这是纷歧定的。

以地球和太阳为例吧。在现实之中,地球和太阳的质量都太小了,是无法坍缩成为黑洞的,但为了便于解说,让我们忽略这一问题。通过史瓦西半径公式盘算所得,若是地球坍缩成为一个黑洞,那么其史瓦西半径约莫为0.9厘米,这真是一个小球,还不足一厘米。那若是是太阳呢?我们知道,太阳的质量可是地球的33万倍,云云说来,太阳变为黑洞后的史瓦西半径就可以到达3000米以上了。我们可以发现,在星体坍缩为黑洞的历程中,质量越大的星体的体积增进比例越大,这是由史瓦西半径公式的盘算方式所决议的。

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