看过我文章的伴侣,都知道了黑洞是宇宙中的顶级天体,通吃一切其他天体,再小的黑洞,也能吞失落最大的恒星;而再大的恒星碰到最小的黑洞,也一点法子都没有,只有被吃失落的命运。
固然就这个问题我已经作过不止一次的诠释,但还有良多伴侣闹不大白。大要是我的诠释过分理论化了吧,今天我们就更通俗地来切磋一下这个问题,看看能不克不及把它说清晰。
宇宙中任何物质都受万有引力约束
万有引力是牛顿最伟大的发现之一,是人类对存在这个宿世界的四种根基力认知最早的一种力。牛顿创立的万有引力,起头让人类对宇宙天体运行有了科学理解。这种力存在于宇宙每个角落,只要有质量存在,引力就会呈现。
万有引力公式为:F=GMm/r^2。这里的F暗示引力大小,单元为N(牛顿);G为引力常量,取值6.67*10^-11N·m^2 /kg^2;M和m是引力彼此感化的两个大小物体,单元kg(千克);r为引力彼此感化物体质点之间的距离,单元m(米)。
这个公式申明,万有引力的大小是与质量当作正比的,与距离平方当作反比的。也就是说,质量越大的物体,引力就越大;但跟着质点之间距离拉大,引力弱减得很快,呈指数级衰减。
请列位注重,这里面最大的奥秘就在距离,黑洞当作功的法门就赢在概况到焦点的距离上。
黑洞是概况距离中间质点比来的天体
我们知道了万有引力的性质,就可以或许理解为什么黑洞引力长短常极端,无限大的了。就是因为黑洞已经被压缩到很小很小,不管多大质量的天体,只要酿成黑洞,就会被压缩当作一个无限小的奇点,而在这个奇点四周,形当作一个与质量当作正比对称的球状空间,在这个空间里,时空曲率达到无限大,任何物质多快逃逸速度无法逃走,因为要求逃逸速度达到光速以上。
人们把这个球状空间称为史瓦西半径,这是任何物体都具有的一个临界点。之所以叫这个名称,是因为这个理论是由德国天文学家卡尔·史瓦西创立的,是他按照爱因斯坦广义相对论的场论,于1916年发现并获得的一个重力场切确解。
史瓦西半径有多大呢?史瓦西给出了一个计较公式,表述为:R=2GM/C^2。这里的R代表史瓦西半径大小,G为引力常量,M为物体质量,C为光速。按照这个公式,就可以计较出小到一个原子,大到任何质量天体的史瓦西半径。
任何物体只要缩小到本身的史瓦西半径里面,城市无可何如地当作为一个黑洞。是以史瓦西半径是任何物体压缩到极点的最终终局,也就是说被压缩到史瓦西半径的物体,概况就是距离焦点质点比来的了,没有之一。
按照史瓦西半径公式计较太阳的史瓦西半径,只有2952m,而地球的史瓦西半径只有0.9厘米。想一想,此刻的太阳和地球有多大?酿成史瓦西版此后有多大?按照万有引力定律,引力大小与距离平方当作反比,概况引力有可比性吗?
黑洞史瓦西半径概况,就是那个能看见和不克不及看见的临界点处,又叫黑洞事务视界,距离焦点质点的距离是所有天体里比来的,没有任何天体可以这么近,是以不管其他天体质量多大,城市被黑洞无限大引力所吞噬。
同质量天体体积越小,概况引力越大
好比太阳质量约2*10^30kg,半径约70万km,若是有一个和太阳质量一样的天体,但半径只有35万千米,那么后者概况引力就比太阳大多了,若是太阳接近这个天体,就会被这个天体所吸积(就是会吸收太阳概况物质)。
我们来计较一下这两种天体的概况引力和逃逸速度。按照万有引力定律,可计较出太阳概况引力约272N,比太阳半径小一倍的天体概况引力为380N;按照逃逸速度公式v=√(2GM/R)计较,太阳概况逃逸速度约617km/s,尔后者概况逃逸速度约873km/s。
白矮星是太阳质量摆布恒星灭亡后留下的极端致密残骸,体积只有地球大小,却有0.5倍~1.4倍太阳质量;中子星是大质量恒星灭亡后留下的更极端致密残骸,只有10km摆布半径,却有太阳1.44倍~3倍质量;而一个3倍太阳质量的黑洞,其史瓦西半径只有不到9000米。
由此我们可以看出,这些天体一个比一个极端,就是因为它们的概况距离焦点质点越来越近,白矮星就可以吃失落任何恒星,而中子星可以吃失落白矮星,黑洞可以吃失落中子星。
这里要申明的是,白矮星和中子星都有质量上限,它们吃饱了喝足了就会撑破本身肚子,继续坍缩当作更致密的天体,最终就是黑洞。
最小黑洞与最大恒星的较劲
在宇宙中,已知最小的黑洞都在3倍太阳质量以上,是以科学家此刻的共识是,除了宇宙大爆炸初期,有一些很小的原初黑洞(至今没有发现),此刻恒星形当作的黑洞最小都在太阳质量3倍以上。
我们此刻就用一颗3倍太阳质量黑洞来与已知最大质量恒星比力。原先觉得最大质量的恒星叫r136a1,其质量为太阳的265倍,后来进一步研究认定其质量只有太阳的215倍,有一颗恒星BAT99-98,质量为太阳的226倍,这样r136a1就只能屈居第二了。
老迈老二这两颗恒星都坐落在距离我们16万光年的大麦哲伦星系中,但老迈资料欠缺,没找到半径多大,是以这里就仍是以r136a1来比力吧。r136a1半径为太阳的39.2倍,也就是约274万km。按照万有引力公式计较,其概况引力约为696N;按照逃逸速度公式计较,其概况逃逸速度为312km/s。
而黑洞的概况(事务视界处)引力是质量越小越极端,所有黑洞概况逃逸速度均为光速(约30万km/s)。所以当r136a1概况接近黑洞概况时,不管这个黑洞大小,它都无法逃走被撕碎和吞噬吃失落的命运。
只有在r136a1全数质量,都坍缩到本身的临界点以内,也就是r136a1半径只有645km以内时,才能与黑洞抗衡。当然,这个时辰,它本身也当作了黑洞,它们在一路就是黑吃黑的问题了。
黑洞之间的碰撞和融合惊天动地,会激发出宇宙顶级杀手~伽马射线暴,气化四周的一切。据说宇宙中90%以上的生命和文明,就是被伽马射线暴按期或不按期清理失落了,以至于到此刻人类仍是孤零零的,没有找到一个知音。
不知道我这样是否说清晰了,大师还有什么疑问,接待评论留言切磋。感激网友们一向以来的撑持存眷和点赞,感谢啦。










