什么是黑洞(黑洞是如何形成的？) _小知识

黑洞是一个质量大、引力大的天体，从字面上可以理解为一个看不见的“无底洞” 。因为即使光子也无法从“无底洞”中“逃脱”，没有光子出来，所以我们看不见。

文章插图

电影《星际》中的黑洞
关于提出黑洞的历史
英国地理学家约翰·林可唯首先提出了黑洞的问题。1783年，他提出，如果一个天体与太阳质量相等，天体直径只有3公里左右，那么资源网表面的引力是如此之大，以至于宇宙中最快的光子也无法逃离它的表面。
此外，法国物理学家拉普拉斯在1796年预言:“如果一个天体的质量约为太阳的250倍，其直径相当于地球的直径，那么这个天体表面的引力将变得非常大，甚至光也无法逃逸。”
直到20世纪爱因斯坦发表了广义相对论，我们对黑洞理论有了很多新的认识，比如知道黑洞形成的必要条件，以及黑洞的三个物理特性。
【什么是黑洞(黑洞是如何形成的？)】

文章插图

美国劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的研究指出，中等大小的黑洞可能会“复活”死去的白矮星。图为资源网络中蓝星附近的黑洞吸入物质。(图片:NASA)
黑洞概述
黑洞是一个时空区域，它表现出非常强的引力效应，以至于任何粒子和电磁辐射，比如光子，都无法从黑洞内部逃逸。广义相对论预言，足够密集的质量可以使时间和空间发生曲折，从而形成一个不可回避的区域边界，称为事件视界。总之这就是信息的终点，你传达不了。
目前还没有直接观察黑洞的证据，但是我们可以从黑洞周围的时空中找到间接证据。比如黑洞影响周围恒星时，恒星的物质会由于黑洞的引力而落入黑洞，黑洞与恒星之间会形成吸积盘。在这个过程中，恒星的物质会被加热并辐射出能量(X射线)，这些能量会被我们观察到。这里我们需要知道的是，目前还没有真正发明黑洞，只有发明类似黑洞的候选人。

文章插图

x光双星系统中巨型恒星吸积盘示意图
黑洞的形成
黑洞是临界值以上的大质量恒星死亡后形成的特殊天体。起初，典型的恒星，如太阳，依靠氢聚变来保持能量。之后氢气耗尽，核心环境由于重力作用变成了氦气初始聚变。较重的恒星会融合到较重的元素中，直到它们达到铁。根据该理论，如果恒星的核心质量大于或等于太阳质量的3.2倍，那么就没有能量(排斥力)来抵抗自身的引力，引力开始向中心无限坍缩，进而形成“黑洞”，黑洞的中心趋于奇点。
目前黑洞形成有两个经典极限。第一个是奥本海默-沃尔科夫极限(冷中子星的质量上限)，接近太阳质量的2.17倍。如果一颗冷中子星超过了这个极限，它很可能会因为强大的引力而坍缩成黑洞。第二个是著名的史瓦西半径。史瓦西半径意味着当一个物体被压缩到临界半径时，黑洞就会形成。严格来说，是一个球对称，不旋转，不带电的物体的重力场值。当一个具有特定质量的物体收缩到这个值时，它自身的引力可以不受约束地收缩到奇点。理论上，太阳的史瓦西半径约为3公里，地球的史瓦西半径只有9毫米左右。质量大于或等于太阳质量3.2倍的天体，如果收缩到史瓦西半径内，就会形成黑洞。

文章插图

两个黑洞互相旋转。最终，两个黑洞会合并，引力波会出现。(图:阿拉米股票照片)
参考数据
1.WJ百科全书
2.天文术语
3.知乎
4."窥视黑暗面:镁线在PSR建立了一个巨大的中子星。doi:10.3847/1538-4357/aabde6/ 。
5.Ruiz，m；夏皮罗，S. LTsokaros，A. (2018-01-11) 。"通用相对论磁流体力学模拟和中子星最大质量。物理评论D. 97 (2) 。arXiv:1711.00473免费获取。Bibcode:2018PhRvD..97b1501R 。doi:10.1103/PhysRevD.97.021501 。
6.Rezzolla，l；Most，E. R卫立荣(2018-01-09) 。"用引力波观测和准普适关系约束中子星的最大质量。天体物理学杂志. 852 (2): l25.arxiv: 1711.00资源网络314免费访问. bibcode: 2018apj...852l...25r . doi:10.3847/2041-8213/AAA 401 。