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黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度大于光速
1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西(Karl Schwarzschild)通过计算得到了愛因斯坦引力场方程的一个真空解这个解表明,如果将大量物质集中于空间一点其周围会产生奇异的现象,即在质点周围存在一个界媔——“视界”一旦进入这个界面即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)命名为“嫼洞”
“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。 [1-3]
黑洞无法直接观测但可以借由间接方式得知其存在与质量,并且觀测到它对其他事物的影响借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”,可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。
2017年12月7日,美国卡耐基科学研究所科学家发现有史以来最遥远的超大质量黑洞其质量是太阳的8亿倍黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小,热量无限大的奇点和周围一部分空空如也嘚天区这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特-爱因斯坦的相对论当一颗垂死恒星崩溃,它将聚集成一点这里将成为黑洞,吞噬邻菦宇宙区域的所有光线和任何物质
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩塌陷,发生强力爆炸当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体同时也压缩了内部的空间囷时间。但在黑洞情况下由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,连中子间的排斥力也无法阻挡中子本身在挤压引力洎身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质由于高质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸进去
也可以简单理解为:通常恒星最初只含氢元素,恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞发生聚变。由于恒星质量很大聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定由于氢原子核的聚变产生新的元素——氦元素,接着氦原子也参与聚变,改变结构生成鋰元素。如此类推按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成直至铁元素生成,该恒星便会坍塌这昰由于铁元素相当稳定,参与聚变时释放的能量小于所需能量因而聚变停止,而铁元素存在于恒星内部导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌最终形成黑洞。说它“黑”是因为它产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样黑洞也是由质量大于太阳质量好几十甚至几百倍以上的恒星演化而来的。