黑洞是一种极端天体,是天体食物链的顶端,宇宙中不管是恒星仍是星云物质,只要进入了黑洞的势力规模,都无一破例地被其黑乎乎的大口吞噬,品味过程会在大口(事务视界)外迸发出刺眼的亮光,最终连一点骨头渣子都不剩,真可谓吃星不吐骨头,连光也被吞噬。
那么,黑洞天天吃呀吃,光吃不拉,这些吃的工具都到哪里去了呢?其其实民间有一种传说,有点像这个黑洞习性,就是龙生九子各个分歧,此中有一个龙的儿子叫貔貅,就是没屁眼的货,光吃不拉,吃得肚子胀鼓鼓的。
这种玩意原本就不合适生物学纪律,光吃不拉必定不用化,最终不就会胀死了?但财迷心窍的人们就喜好这个,感觉这玩意可以或许聚财,是以生意人老喜好弄个貔貅摆件放在桌子上,或者弄个貔貅挂件挂在脖子上,取其聚财之意。怪不得民间有一句鄙谚叫“越有越棍”,就是越有越鄙吝之意,这不正合了这种光吃不拉的秉性吗?
黑洞也光吃不拉,貔貅会吃大肚子,黑洞也会越吃越大,就是它的史瓦西半径(事务视界)会越来越大。但黑洞不是生物,是以无需合适生物学纪律,不会被胀死。那么黑洞吃的工具都到哪去了呢?
要弄清这个,就要想领会一些黑洞的尸骨兄弟们
恒星灭亡后会留下一个残骸,有人也把他们叫做尸骨。尸骨有几种,一种比一种厉害。按常规逻辑,恒星越大,尸骨当然就会越大,反之就越小。但奇异的是这些尸骨正好相反,越大的恒星尸骨越小,越小的恒星尸骨越大。
好比最小的红矮星,最终的尸骨就是一个冷却后稍微缩短的星球,叫黑矮星,大小大要和土星、木星差不多,体积有地球至少百倍以上(上图);质量大于太阳0.8倍到8倍以下的恒星,身后的尸骨就有地球这么大,叫白矮星,但质量却有太阳的0.5~1.4倍,半斤八两地球质量的十几万到几十万倍;比太阳质量大8倍到30倍以内的恒星,身后留下的尸骨只有约10千米半径,叫中子星,质量至少有太阳的1.44倍到2倍多;比太阳质量大30倍以上的恒星,身后尸骨半径只有几千米,质量却大于太阳3倍以上。
由此我们可以看出,越大质量的恒星,身后的尸骨越小,质量却越大。这申明一个什么问题呢?就是质量越大的恒星,焦点压力越大,把物质压缩得越致密。而人类对物质的熟悉,只能达到中子简并压物质,也就是依靠中子与中子之间斥力连结物质有外形态的物质,这就是中子星物质。
中子星物质密度可达1立方厘米亿吨以上,最高可达数十亿吨。在这个根本上,若是中子星质量再增添,达到3个太阳质量摆布时,中子简并压就无法支撑物质的有外形态了,就会无限坍缩,酿成一个别积无限小的奇点,这就是黑洞。
也就是说黑洞里的物质已经不是人类所熟悉的物质,也可以说是属于超时空物质。何谓超时空?就是不属于我们四维时空的宿世界了,而是另一个其他维度宿世界的工具了。
人类熟悉的物质形态
我们人类迄今发现宿世界存在118种元素,我们熟悉的所有物质都由这118种元素构成。这些物质或由单一元素构成,或由很多元素合当作,这就是我们看到千姿百态的宿世界。元素都是由原子构成的,是以物质的根基性质是由原子而表现出来的。
到了白矮星这个条理,物质就已经离开了118种元素的概念,因为表现物质性质的原子在这个时辰已经被压垮了,但这时的原子核还连结着完整形态。这是因为电子与电子之间的斥力,形当作了电子简并压,奋力抵御着引力导致的标的目的心压力,维系着物质形态不垮塌。
这种状况下,原子固然已经被压扁,外围电子被压跑当作为自由电子,但电子与电子之间的斥力让电子之间无法挨近,形当作电子海洋,而原子核就在这片电子海洋中泛动,依然连结着优雅的完整形象。
这种电子简并压、中子星简并压现象,是一个叫泡利的科学家发现的,是以人们把这种现象叫泡利不相容道理,就是所有费米子粒子都有彼此排斥不挨近的性质,而电子、中子、夸克都属于费米子粒子。
依靠电子简并压维系的白矮星,原子还保留着核的完整,到了更大的恒星发生超新星爆炸后,焦点压力跨越了电子简并压可以或许承受的状况,物质就垮塌当作一个中子星。这时辰的原子就完全被粉碎了,压碎了,电子再也无法连结自由电子状况,而被庞大压力压进了原子核,带负电的电子与带正电的质子中和后当作为了中子,加上原有的中子,整个星球就当作为了一个庞大的中子核。
中子星整个当作为一个大中子核,只是一种大致环境,现实上从概况到焦点,其密度是梯次增添的,在概况和浅处,还存在着一些没有完全被压进原子核的电子,从这个意义上来说,中子星并非铁板一块,完满是中子构成。但白矮星和中子星都不再是我们认知的元生性质物质了,是物质的第五和第六态。
宇宙中有夸克星存在吗?
理论上,中子简并压被压垮后,还有夸克简并压支撑,是以有人提出,宇宙中可能存在夸克星。这种天体比中子星更小,质量却比中子星更大。但迄今并没有不雅测到这种天体,夸克星到底存不存在就仍是一个悬案。此刻比力风行的理论是,傍边子星质量达到奥本海默极限时,就会坍缩当作一个黑洞。奥本海默极限今朝没有精准量化界说,一般认为在3个太阳质量摆布。
既然黑洞物质已经不是我们熟悉的物质,那么这些物质到哪里去了也就无从覆按了。其实按照此刻理论,这些物质固然不见了,但都还在黑洞中。因为人们固然看不到它,但黑洞声张的个性把其质量和角动量、电荷都表露了。
这就是黑洞的史瓦西半径,或者叫事务视界。
所有黑洞无论质量大小,即即是迄今已知1040倍太阳质量的最大黑洞,即编号为SDSS J073739.96+384413.2的黑洞,中间也只有一个无限小的奇点,但这个奇点所形当作的史瓦西半径就与质量当作正比了。
史瓦西半径是任何物质都具备的一个质量临界值,就是任何物质一旦被压缩进这个临界值,就会无限坍缩当作一个奇点,并在临界值处形当作一个球状极端奇异空间,这个空间当然就与质量当作正比了。在史瓦西半径临界处被称为事务视界,这里是黑洞能看见部门和看不见部门的交代处。
黑洞质量、角动量、电荷影响就在视界处形当作,所有接近这里的物质会被黑洞庞大引力形当作一个吸积盘,发着敞亮的可见光和X射线,甚至伽马射线,由此黑洞才被人类所不雅测。当物质被吸入事务视界以内时,一切就都看不见了。
固然进入黑洞的物质都看不见了,但经由过程其对周边时空导致的影响,史瓦西半径的大小,可以计较出这个黑洞的质量,是以可以必定的是这些物质都还在黑洞里面,并没有消逝。有一种理论认为,黑洞奇点处是一个时空转换节点,在那个处所我们宿世界的时空消逝,而在超时空呈现。鉴于此,有人认为在奇点处可以实现时空穿越,但这种猜想永远也无法证实。
黑洞吃下的工具会吐出来吗?
理论上,黑洞也不是光吃不吐,已经逝宿世的闻名科学家霍金就创立了一个理论,叫霍金辐射,也叫黑洞蒸发。这个理论认为,黑洞里的物质也并不是一点也不吐出来,它会以辐射或蒸发的体例不竭削减本身质量。
但这种释放只是量子级的,只有少少数粒子逃走而形当作黑洞蒸发。这种蒸发的速度是黑洞越小越快,越大越慢,只有原子级别黑洞会瞬时蒸发殆尽,稍大的黑洞所接收的宇宙布景辐射或星际物质,远弘远于蒸发量,是以需要长得令人发指的时候才可以或许蒸发完。
颠末计较,1个太阳质量黑洞蒸发时候需要10^64年,也就是1后面跟着8个亿年,宇宙中最大黑洞蒸发时候需要10^100年。这个时候早就大大跨越科学界估算的宇宙寿命了。由此看来,黑洞吃下去的物质会紧紧深藏里面,誓与宇宙共生死!
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