黑洞的形成,相当于60个太阳的黑洞是怎么产生的

2023-04-06 00:15:03 130阅读

黑洞的形成,相当于60个太阳的黑洞是怎么产生的?

这个相当于60个太阳质量的最大黑洞,是由两个大黑洞合并产生的。

根据相关消息,这个黑洞合并的天文奇观发生在2017.7.29,距地球约90亿光年之外。是美国一家国际科学团队在研究引力波天文台(LIGO)观测获得的数据时,发现了目前为止最大的黑洞合并天文现象,它们的引力波被天文台成功观察到,质量是45-80个太阳之间。

黑洞的形成,相当于60个太阳的黑洞是怎么产生的

LIGO的工作人员克里斯腾森表示:如此大的黑洞太难见,因为普通的恒星塌缩不可能形成这么大的黑洞,除非是黑洞合并,也许这个超大黑洞内聚集了成百上千的小黑洞。

相对论曾指出:大黑洞形成要么是宇宙大爆炸时的最初黑洞,要么是晚年的大质量恒星发生超新星爆炸,要么是多个小黑洞合并。

天文学家还在距地球5000万光年的处女座星系(M87)中发现了一个超大质量黑洞,质量是太阳的66亿倍,喷射的高能粒子穿越了这个星系。

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黑洞是什么?

宇宙广袤无垠,黑洞多如牛毛。黑洞距离我们人类非常遥远,根本无须担心危险会馬上波及到我们人类赖以生存的星球。太阳正值年富力强,银河是我们安然无虞的天然屏障。

什么是黑洞?宇宙黑洞犹如一个巨大的旋涡,她是由宇宙尘埃(包括已逐渐丧失基本能量的诸多星体)在太空其他诸多旺盛星系的强大引力作用下,被撕裂、分化、瓦解;并凭籍其高速运转的能量吸附邻近的些小星体,燃烧、爆炸、聚合、凝结、运动,重新诞生出一个新的星系。这就是宇宙运动的规律:毁灭一一重生一一再毁灭一一再重生。

同理,银河系只要其强大的宇宙能量尚存,任何外在力量对她都奈何不得,且无能为力。

太阳,只要能量没有燃尽,就不会被银河系除灭。

地球,只要能量没有耗尽,就不会被太阳吃掉。

月球,只要能量尚存,就不可能被地球吞噬。

又是黑洞,仿佛人类已经频临末日。

其实黑洞并不可怕,只有认识太空,了解宇宙,才能够真正地驾驭自然,保护人类传承永远,生生不息。

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为何没有形成核聚变?

核聚变不是密度的原因,它是由轻原子(主要是氘或氚)在超高温、超高压或强磁场的条件下才会发生。也就是要发生核聚变反应需要满足两个条件:一是质量小的原子;二是超高温或超高压或强磁场。

先来看看黑洞是否满足这两大条件

黑洞是宇宙中密度最大的天体,它中心的奇点质量、引力、热量、时空曲率无限大。奇点在周围形成一个吸积盘,只要进入这个盘中的一切物质,都会被它巨大无比的引力吸住,吞入它的奇点之中,变得什么也没有,光也不能逃逸它巨大的引力,因此它不可见。

而黑洞虽是宇宙中最恐怖的存在,但它内部是没有任何物质的,当然也没有氘或氚等轻原子了。所以就算它的温度无限高、压强无限大、磁场无限强,也无法发生核聚变反应的。

但恒星不同,核聚变反应该有的条件它都有:恒星就是主要由氢构成的,它也有高温和高压。距离地球最近的恒星太阳,它内部的温度就高达1500万℃,气压高达30000多亿个。这样的高温和高压足以让无数的两个氢原子聚变为一个氦原子而释放巨大能量了。

但这么高的温度和气压是人类目前的科技水平无法实现的。

科学家根据爱因斯坦的质能方程E=mc²,只需要微量的原子质量就能产生巨大的能量。要让两个氢原子碰撞为一个原子核释放能量,就要让原子距离接近飞米级。但要达到这个距离需要几百万℃的高温或几千万的高压。原子弹和氢弹就是利用高温使原子核聚变,产生了巨大能量的。

目前人类掌握的核聚变方式主要有重力场约束、惯性约束、磁约束三种,其中主要的可控核聚变方式是惯性约束、磁约束。而磁约束核聚变是最有发展前景的。

白矮星会变成黑洞吗?

白矮星会变成黑洞吗?

白矮星和黑洞是不同大小恒星演化的终极归宿,两者不是先后顺序,而是两种不同的恒星演化道路。

行星状星云的中心是一般就是一颗白矮星

类太阳的恒星(约8-10倍太阳质量以下的恒星)在其主序星阶段后,氢元素聚变结束,将开始氦聚变成碳和氧的三氦聚变,同时膨胀成一颗红巨星(太阳约在10亿年后即膨胀成一颗红巨星)。其内核却在剧烈收缩导致极高的温度致使氦聚变,氦聚变速度比较快,几百万年后即燃烧殆尽,外壳失去聚变作用力支撑后将变得极不稳定,最终外壳将脱离恒星引力的束缚而扩散。失去外壳后中心剩下的就是一颗白矮星。

红巨星时代的太阳系,地球已经不再适合生存

一般内核质量低于1.4倍太阳质量(钱德拉塞卡极限,一般是8倍太阳质量以内的恒星)的恒星最终将形成白矮星,大部分白矮星非常接近这个质量。

一般内核质量在1.4-3.2个太阳质量的(8-10倍以上25-30倍太阳质量以内的恒星),在红巨星的后期阶段超新星爆发后,内核收缩成中子星。

如果内核质量高于3.2个太阳质量的恒星,在其红巨星后期阶段,则可能超新星爆发后内核直接坍缩成黑洞。

由此看来白矮星和黑洞之间还隔着一个中子星。白矮星在吸收了足够多的伴星物质后会爆发成Ia型超新星,但其质量无法超过1.44倍的钱德拉塞卡极限,Ia型超新星爆发时质量是一致的,科学家称之为标准烛光,因此经常被用来测量对比天体距离!当然此时的情况下白矮星或者在Ia型超新星爆发过程中所有物质重新抛向宇宙。

Ia型超新星爆发

理论上的白矮星和中子星合并可能形成黑洞,但首先两者合并后会有大量的物质抛向宇宙空间,最终合并后的质量非常关键,因为这个是可能坍缩成黑洞的关键因素,但非常有趣的是在这个过程中白矮星只是一个配角而已,中子星才是主角,因此我们有理由认为白矮星是无法成为黑洞的,但倒有可能助于中子星形成黑洞,但那已经与白矮星无关了。

中子星与白矮星碰撞,或者是地球上黄金的来源

为什么光速飞船飞过后的地方会留下来黑洞呢?

刚读到《三体》第一部的“宇宙闪烁”,终于明白为什么那么多人折服在这部硬科幻《三体》之下。

关于光速飞船飞过后能留下黑洞,我粗略读了一遍,它每飞过一段距离确实可以在后方留下一个黑洞,不过是个微型黑洞,并且这种微型黑洞如果不吞噬物质,很快就会蒸发了。

黑洞与时空

我们从第一张M87黑洞照片的公布已经了解到,要想形成一个“有生存能力”的黑洞,需要比太阳大20倍以上的恒星生命末期才会坍缩为一个成功的黑洞,太阳质量8~20倍的恒星只能成为一个中子星,而太阳在50亿年后只能变为白矮星。

由广义相对论可以得知,宇宙的时空其实就像一张弯曲薄膜,甚至可以说是闭合的的。就像是地球上的海洋,人在海洋上以为它是平坦的,如果进入高空才发现,其实海洋面是弯曲的,像一顶大水帽子扣在地球表面。也可以把地球想象为宇宙时空,站在地面上以为地球是个平面,到了高空就会看到其实是个球面。宇宙时空也是如此。

光速飞船飞过后留下了微型黑洞

《三体》里的光速飞船能超光速飞行,原理就是改变了时空曲率,让前方时空拉着、让后方时空推着快速前进。由于它快速飞行时,将后方时空高度扭曲,极度的改变了时空的曲率。但光速飞船产生的时空曲率度虽说极大,仍然没有质量和引力的支撑,所以只能形成一个临时的微型黑洞,飞船飞过后就会立即蒸发。

人类现在也在利用强子对撞机制造微型黑洞。考虑到制造一个黑洞要花费十几亿美金,而且黑洞一旦形成,便具有强大的破坏力,也就暂停了计划。

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