黑洞是怎麼形成的

2022-11-04 11:12:49 字數 5224 閱讀 5537

1樓:腦殘夠久

黑洞不再是個單純的理論上的推斷, 作為一種真實存在的可信度越來越高.科學家們在著手於星空中尋找黑洞的同時, 開始了對黑洞的形成機理的研究.

自古以來, 天文學家們就致力於星體的一生的研究.恆星最初是由作為星際物質浮游於宇宙中的塵埃聚集而成的.太陽就是一個典型, 它的內部發生著由氫原子核結合成氦原子核的聚變, 那裡的溫度高達數千萬度, 但是太陽的表面溫度卻只有六千度左右, 這樣的狀態最穩定, 恆星在該狀態下能夠維持數十億年.

最終核聚變將從中心部向外擴充套件, 恆星開始膨脹, 成為很明亮但溫度卻不那麼高的狀態, 這就是紅巨星.

在這個變化過程中, 巨星內部的氦開始凝縮, 凝縮產生的能量又使溫度再次升高, 當蓄積的能量超過極限時, 就會發生大的**, 在發出光的同時恆星縮小, 這就是新星.從字義上看新星似乎是新的星, 其實不然, 它來自略帶陳舊感的紅巨星, 是老齡之星.最終, 星體中心部的氦原子核進一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質.

新星在引力作用下進一步塌縮, 成為中心處具有相當高溫度的白矮星.在經典理論中, 白矮星就是恆星一生的終結, 隨著核物理學的發展, 科學家們發現還能進一步形成中子星.

具有一定質量的恆星將成為密度很高的白矮星, 之後星體由於自重進一步塌縮, 使得原子全部被壓碎, 核外電子與原子核裡的質子相結合變成了中子, 整個星體成為只有中子的原子核的集合……可以說此時星體本身就是一個巨大的原子核.

中子星的密度大約是每立方厘米1012 克.一塊方糖大小的物質重達一百萬噸, 相當於好幾艘當今世界上超級油輪的運力.如果中子星再進一步塌縮, 其密度再增大一千倍、一萬倍……時, 就將成為黑洞.

但是, 最近的研究成果表明, 恆星的一生並不一定都按照上述的過程進行.質量小於太陽的8 倍的恆星, 其能量在宇宙中散失後, 成為白矮星然後冷卻下去.質量在太陽的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恆星, 即使是在新星爆發後, 仍然具有很大的能量, 它將經過長期的演化最終成為中子星, 但是還不具備更強的塌縮能力.

研究表明, 中子星的半徑多在10 公里左右.大於該範圍的星最後將變成黑洞, 成為吸收一切物質的宇宙之洞.但是, 對於上述根據天體初期的質量去**它的晚期的方法, 存在著不同的觀點 (很多人認為初始質量為太陽的2—3 倍的恆星也有可能變成黑洞) , 因此我們還不能斷言哪一種方法是絕對可以信賴的.宇宙學的研究之難, 由此可以略見一斑.

2樓:匿名使用者

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程;某一個恆星在準備滅亡,核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,發生強力**。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下,由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。

由於高質量而產生的力量,使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。黑洞開始吞噬恆星的外殼,但黑洞並不能吞噬如此多的物質,黑洞會釋放一部分物質,射出兩道純能量——γ射線。

也可以簡單理解:通常恆星的最初只含氫元素,恆星內部的氫原子時刻相互碰撞,發生聚變。

由於恆星質量很大,聚變產生的能量與

黑洞黑洞

恆星萬有引力抗衡,以維持恆星結構的穩定。由於聚變,氫原子內部結構最終發生改變,破裂並組成新的元素——氦元素,接著,氦原子也參與聚變,改變結構,生成鋰元素。如此類推,按照元素週期表的順序,會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成,直至鐵元素生成,該恆星便會坍塌。

這是由於鐵元素相當穩定,參與聚變時不釋放能量,而鐵元素存在於恆星內部,導致恆星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恆星的萬有引力抗衡,從而引發恆星坍塌,最終形成黑洞。說它「黑」,是因為它的密度無窮大,從而產生的引力使得它周圍的光都無法逃逸。跟中子星一樣,黑洞也是由質量大於太陽***幾倍以上的恆星演化而來的。

黑洞黑洞

當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直到最後形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。

而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑),質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——「黑洞」就誕生了。

3樓:夢麒夢琪

現在普遍認為是跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恆星演化而來的。

黑洞是怎麼形成的

黑洞是怎麼形成的

4樓:九月

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程:某一個恆星在準備滅亡,核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,發生強力**。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。

但在黑洞情況下,由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,連中子間的排斥力也無法阻擋。中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由於高質量而產生的引力,使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。

當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料,由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。

所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直到最後形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑),質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——「黑洞」就誕生了。

5樓:匿名使用者

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程;恆星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮,發生強力**。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下,由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。

任何靠近它的物體都會被它吸進去,黑洞就變得像真空吸塵器一樣.

亦可以簡單理解:通常恆星的最初只含氫元素,恆星內部的氫原子時刻相互碰撞,發生裂變、聚變。由於恆星質量很大,裂變與聚變產生的能量與恆星萬有引力抗衡,以維持恆星結構的穩定。

由於裂變與聚變,氫原子內部結構最終發生改變,破裂並組成新的元素——氦元素。接著,氦原子也參與裂變與聚變,改變結構,生成鋰元素。如此類推,按照元素週期表的順序,會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。

直至鐵元素生成,該恆星便會坍塌。這是由於鐵元素相當穩定不能參與裂變或聚變,而鐵元素存在於恆星內部,導致恆星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恆星的萬有引力抗衡,從而引發恆星坍塌,最終形成黑洞。

跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由質量大於太陽質量20倍的恆星演化而來的。

當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最後形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星,質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。

這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積很小、密度趨向很大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑),正象我們上面介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恆星與外界的一切聯絡——「黑洞」誕生了。

根據科學家計算,一個物體要有每秒種7.9公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饒著地球轉圈子了.這個速度,叫第一宇宙速度.

如果要想完全擺脫地球引力的束縛,到別的行星上去,至少要有11.2km/s的速度,這個速度,叫第二宇宙速度.也可以叫逃脫速度.

這個結果是按照地球的質量和半徑的大小算出來的.就是說,一個物體要從地面上逃脫出去,起碼要有這麼大的速度。可是對於別的天體來說,從它們的表面上逃脫出去所需要的速度就不一定也是這麼大了。

一個天體的質量越是大,半徑越是小,要擺脫它的引力就越困難,從它上面逃脫所需要的速度也就越大.

按照這個道理,我們就可以這樣來想:可能有這麼一種天體,它的質量很大,而半徑又很小,使得從它上面逃脫的速度達到了光的速度那麼大。也就是說,這個天體的引力強極了,連每秒鐘三十萬公里的光都被它的引力拉住,跑不出來了。

既然這個天體的光跑不出來,我們然談就看不見它,所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的,任何物質運動的速度都不可能超過光速.既然光不能從這種天體上跑出來,當然任何別的物質也就休想跑出來.

一切東西只要被吸了進去,就不能再出來,就象掉進了無底洞,這樣一種天體,人們就把它叫做黑洞.

我們知道,太陽現在的半徑是七十萬公里。假如它變成一個黑洞,半徑就的大大縮小.縮到多少?

只能有三公里.地球就更可憐了,它現在半徑是六千多公里.假如變成黑洞,半徑就的縮小到只有幾毫米.

那裡會有這麼大的壓縮機,能把太陽 地球縮小的這麼!這簡直象《天方夜譚》裡的神話故事,黑洞這東西實在太離奇古怪了。但是,上面說的這些可不是憑空想象出來的,而是根據嚴格的科學理論的出來的.

原來,黑洞也是由晚年的恆星變成的,象質量比較小的恆星,到了晚年,會變成白矮星;質量比較大的會形成中子星.現在我們再加一句,質量更大的恆星,到了晚年,最後就會變成黑洞.所以,總結起來說,白矮星 中子星和黑洞,就是晚年恆星的三種變化結果.

現在,白矮星已經找到了,中子星也找到了,黑洞找到沒有?也應該找到的.主要因為黑洞是黑的,要找到它們實在是很困難。

特別是那些單個的黑洞,我們現在簡直毫無辦法。有一種情況下的黑洞比較有希望找到,那就是雙星裡的黑洞.

雙星就是兩顆互相饒著轉的恆星.雖然我們看不見黑洞,但卻能從那顆看的見的恆星的運動路線分析出來.這是什麼道理呢?

因為,雙星中的每一個星都是沿著橢圓形路線運動的,而單顆的恆星不是這樣運動。如果我們看到天空中有顆恆星在沿橢圓形路線運動,卻看不到它的'同伴',那就值得仔細研究了。我們可以把那顆星走的橢圓的大小,走完一圈用的時間,都測量出來.

有了這些,就可以算出來那個看不見的'同伴'的質量有多大。如果算出來質量很大,超過中子星能有的質量,那就可以進一步證明它是個黑洞了。

在天鵝星座,有一對雙星,名叫天鵝座x-1.這對雙星中,一顆是看的見的亮星,另一顆卻看不見.根據那可亮星的運動路線.

可以算出來它的'同伴'的質量很大,至少有太陽質量的五倍.這麼大的質量是任何中子星都不可能有的.當然,除這些以外還有別的證據。

所以,基本上可以肯定,天鵝座x-1中那個看不見的天體就是一個黑洞.這是人類找到的第一個黑洞。

另外,還發現有幾對雙星的特徵也跟天鵝座x-1很相似,它們裡面也有可能有黑洞。科學家正對它們作進一步的研究. 「黑洞」很容易讓人望文生義地想象成一個「大黑窟窿」,其實不然。

所謂「黑洞」,就是這樣一種天體:它的引力場是如此之強,就連光也不能逃脫出來!

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黑洞誕生於大質量恆星。恆星的核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,發生強力 當核心中所有的物質都變成中子後,由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去,中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末,剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由於高質量而產生的力量,使得任何靠近它的物體都會被它吸進去 ...

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黑洞 黑,表明它不會向外界發射或反射任何光線電磁波。洞,說的是任何東西,只要一進入它的邊界,就休想再溜出去.黑洞是由德國數學家卡爾 史瓦西首次計算出來的,在黑洞周圍任何東西無論是訊號 光還是物質都無法逃逸,時空在這裡成為了一個無底洞,這麼一個看不到摸不到也探測不到的地方就叫黑洞。以下內容摘自於書中,...