黑洞，存在于宇宙空間中的一種神秘天體。它的引力極其強(qiáng)大，以至于光都無(wú)法逃脫。所以黑洞無(wú)法被我們直接觀測(cè)到。
黑洞
早在100多年以前的1916年，正在前線服役的德國(guó)天文學(xué)家卡爾史瓦西通過(guò)計(jì)算預(yù)測(cè)到了黑洞的存在。直到2019年4月10日，人類的第一張黑洞張片才面世。無(wú)疑黑洞是一種非常神秘的天體。
黑洞并不是我們從字面意思上理解的那樣是一個(gè)洞。黑洞和太陽(yáng)、地球等其他天體一樣都是具有質(zhì)量甚至是電荷的天體。目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的黑洞大多數(shù)的質(zhì)量都非常的巨大。像人類的第一張黑洞照片M87星系中心的黑洞，質(zhì)量大約是太陽(yáng)的65億倍。這是一個(gè)我們難以想象的天文數(shù)字。同樣，在銀河系的中心也有一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞。它的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的370萬(wàn)倍。
黑洞
黑洞的質(zhì)量都是非常大的么？也并非完全如此，在宇宙中也存在著質(zhì)量比較小的黑洞。來(lái)自美國(guó)俄亥俄州的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了有記錄以來(lái)最小的黑洞。這個(gè)黑洞位于獨(dú)角獸座，因此被命名為“獨(dú)角獸”。
黑洞“獨(dú)角獸”的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的3倍。和前面提到的那些位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞相比較，獨(dú)角獸的質(zhì)量是非常小的。這個(gè)黑洞距離地球大約1500光年。它也是目前為止已發(fā)現(xiàn)的黑洞中距離地球最近的。
黑洞獨(dú)角獸
那么這個(gè)3倍于太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞“獨(dú)角獸”有多大呢？科學(xué)家認(rèn)為黑洞是一種密度無(wú)限大，體積無(wú)限小的天體。因此我們無(wú)法描述黑洞的真實(shí)大小。但是黑洞都有一個(gè)界面叫做“視界”。視界并非黑洞本身。
黑洞的視界
在“視界”范圍內(nèi)，受到黑洞強(qiáng)大引力的影響，光都無(wú)法逃脫。因此視界以內(nèi)就是黑洞的地盤(pán)，里面究竟是什么樣子的，我們無(wú)法觀察到。但是恰好位于視界的邊緣和世界以外的地方卻是我們能夠觀察到的。因此視界到黑洞本身的半徑范圍可以作為我們描述黑洞大小的參考。這個(gè)半徑就叫做史瓦西半徑。
史瓦西半徑
史瓦西半徑就是以黑洞的預(yù)測(cè)者德國(guó)天文學(xué)家卡爾史瓦西的名字命名的。它的公式是這樣的。我們可以用它來(lái)計(jì)算一下獨(dú)角獸黑洞的史瓦西半徑。計(jì)算結(jié)果為，它的史瓦西半徑是8847米。這個(gè)數(shù)值和珠穆朗瑪峰的海拔高度很相近??！
這個(gè)數(shù)字看上去很大，其實(shí)是很小的。不要忘記了，這可是3倍于太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞形成的視界半徑大小?。?/p>
黑洞
這么小的一個(gè)黑洞，距離地球又有1500光年，天文學(xué)家是怎么發(fā)現(xiàn)它的呢？這得益于它身邊的伴星?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了一顆紅巨星仿佛被一只看不見(jiàn)的手拉扯著。這顆恒星的亮度，形狀，運(yùn)行速度和軌道都受到了影響。因此天文學(xué)家通過(guò)這些蛛絲馬跡發(fā)現(xiàn)了這顆紅巨星身邊的黑洞。
黑洞和身邊的恒星
有的朋友看到這個(gè)黑洞的質(zhì)量?jī)H有太陽(yáng)的3倍，心中不免產(chǎn)生困惑。如果將3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的物質(zhì)合并到一起就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)黑洞嗎？這種想法可是不正確的。為什么呢？一起來(lái)了解一下。
黑洞是怎么來(lái)的呢？科學(xué)家認(rèn)為，黑洞一般是由死亡的大質(zhì)量的恒星演化而來(lái)的。當(dāng)一顆大質(zhì)量的恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)材料耗盡時(shí)，它的生命也就隨之終結(jié)了。此時(shí)恒星因?yàn)楹司圩兎磻?yīng)產(chǎn)生的輻射壓隨著核聚變反應(yīng)的停止而減弱，無(wú)法與恒星自身的重力相抗衡。這樣恒星自身的物質(zhì)就會(huì)急速向恒星中心坍塌墜落。所有的物質(zhì)一股腦兒地砸向了恒星的中心。這樣恒星就會(huì)產(chǎn)生劇烈的爆炸。我們把恒星的這種爆炸叫做超新星爆發(fā)。
超新星爆發(fā)
超新星爆發(fā)將恒星的大部分物質(zhì)拋向了宇宙之中，但恒星核心處還是有一部分物質(zhì)殘留了下來(lái)。這部分物質(zhì)在恒星爆炸是受到了極大程度地?cái)D壓。以至于物質(zhì)的原子核都并排到了一起，密度高達(dá)每立方厘米1億噸以上。這就是中子星。一顆半徑10公里的中子星其質(zhì)量就相當(dāng)于太陽(yáng)了。
中子星
但是還有一些大質(zhì)量的恒星死亡的終點(diǎn)并非中子星。它們?cè)诔滦潜ê髿堄嗟馁|(zhì)量達(dá)到了叫做“奧本海默-沃爾科夫極限”值時(shí)，即殘余質(zhì)量超過(guò)了3~4倍太陽(yáng)質(zhì)量，可怕的一幕就會(huì)發(fā)生。
在恒星殘骸內(nèi)部，中子之間的簡(jiǎn)并壓也能阻止其重力的繼續(xù)坍塌了。恒星殘骸物質(zhì)繼續(xù)被壓縮，一直到中子也被重力壓得粉碎，進(jìn)一步收縮。這樣死亡的恒星殘骸會(huì)不斷地被壓縮下去，直到變成了一個(gè)密度無(wú)限大，體積無(wú)限小的黑洞。
黑洞
因此，黑洞的質(zhì)量3倍于太陽(yáng)質(zhì)量，只能說(shuō)是恒星在發(fā)生超新星爆發(fā)后殘余的質(zhì)量超過(guò)了太陽(yáng)質(zhì)量的3倍。單純的3個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星是無(wú)法形成黑洞的。形成黑洞“獨(dú)角獸”的恒星最初的質(zhì)量至少是太陽(yáng)的12倍以上。它爆炸后才能產(chǎn)生這么大的黑洞。
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