黑洞本質上也是天體。
黑洞是由大質量恆星演化後期透過超新星爆發形成的。
當大質量恆星演化到後期時,外層氣體膨脹,成為一顆紅巨星或紅超巨星,核心因重金屬元素大量集聚,引力增強而收縮,形成按照元素原子量由大到小、由內向外逐層排列的“洋蔥頭結構”,如下圖:
恆星中的核聚變反應到鐵就停止了,因為在所有元素中,鐵的原子內能是最低的。比鐵輕的元素靠聚變反應釋放能量,比鐵重的元素靠裂變反應釋放能量。只有鐵,既不能以聚變的形式釋放能量,也不能以裂變的形式釋放能量。無論是使鐵聚變還是裂變,都需要給鐵原子核提供能量,而恆星中正常的核聚變反應產生的能量還不足以使鐵原子核發生聚變或裂變。所以,當恆星中心形成鐵,並積累到一定量後,恆星外面各層中的元素由於恆星膨脹造成的壓力下降、溫度下降、密度下降,各層中的核聚變反應就都會停止。
恆星是依靠內部核聚變反應產生的向外的輻射壓與向內的引力相平衡來保持穩定的。核聚變反應停止了,向外的輻射壓消失,而向內的引力不會改變,於是,在強大的引力下,恆星外層物質就會向內部坍縮。這個速度非常快,當外層物質接近中心的鐵核時,其速度甚至高到接近光速。但鐵核是的鐵以簡併態存在,不可壓縮。於是,外層物質到達鐵核時,彷彿撞到了一面無比堅硬的牆,在帶給鐵核巨大的動能的同時,會以幾乎相同的速度反向衝出恆星,形成無比劇烈的內爆,這就是超新星爆發。鐵核接受到的撞擊能量使鐵繼續發生聚變反應,產生出一系列比鐵更重的元素,如金、銀、汞、鉛等,一直到鈾。鈾是在宇宙中能夠自然形成的最重的元素。元素越重,產生時所需要的能量越多,產生的量也越少,這也是宇宙中(包括地球上)越重的元素就越少的原因。
在超新星爆發時,恆星中原有的物質中的大部分都會隨著內爆的發生而拋散在宇宙空間,只留下一少部分物質保留在恆星核心中。理論計算的結果是,如果保留下來的物質質量在1.44倍太陽質量以上(稱為錢德拉塞卡極限,為白矮星的最高質量)、3.2倍太陽質量以下(稱為奧本海默-沃爾可夫極限,中子星的最高質量),則會形成一顆大部分由中子構成的天體,稱為中子星。如果保留下來的質量大於3.2倍太陽質量,那麼這個恆星核心將不可避免地繼續收縮,直到形成一個半徑無限小、密度無限高的點,稱為“奇點”,並在奇點外圍形成一個光線無法穿越的區域,稱為“視界”。在視界內部,由於物質高度集中,引力極強,其表面脫離速度(該天體的第二宇宙速度)等於光速,使其內部的所有物質(包括光線)都無法脫離其表面,而外部物質和光線進入視界後,也不再被外界觀察到,彷彿是宇宙中的一個無底深淵,因此被稱為“黑洞”。
要形成一個黑洞,其原始恆星的質量至少要達到8倍太陽質量。或者說,8倍太陽質量以上的恆星,最終可能都會以黑洞的方式結束它們的一生。
黑洞本質上也是天體。
黑洞是由大質量恆星演化後期透過超新星爆發形成的。
當大質量恆星演化到後期時,外層氣體膨脹,成為一顆紅巨星或紅超巨星,核心因重金屬元素大量集聚,引力增強而收縮,形成按照元素原子量由大到小、由內向外逐層排列的“洋蔥頭結構”,如下圖:
恆星中的核聚變反應到鐵就停止了,因為在所有元素中,鐵的原子內能是最低的。比鐵輕的元素靠聚變反應釋放能量,比鐵重的元素靠裂變反應釋放能量。只有鐵,既不能以聚變的形式釋放能量,也不能以裂變的形式釋放能量。無論是使鐵聚變還是裂變,都需要給鐵原子核提供能量,而恆星中正常的核聚變反應產生的能量還不足以使鐵原子核發生聚變或裂變。所以,當恆星中心形成鐵,並積累到一定量後,恆星外面各層中的元素由於恆星膨脹造成的壓力下降、溫度下降、密度下降,各層中的核聚變反應就都會停止。
恆星是依靠內部核聚變反應產生的向外的輻射壓與向內的引力相平衡來保持穩定的。核聚變反應停止了,向外的輻射壓消失,而向內的引力不會改變,於是,在強大的引力下,恆星外層物質就會向內部坍縮。這個速度非常快,當外層物質接近中心的鐵核時,其速度甚至高到接近光速。但鐵核是的鐵以簡併態存在,不可壓縮。於是,外層物質到達鐵核時,彷彿撞到了一面無比堅硬的牆,在帶給鐵核巨大的動能的同時,會以幾乎相同的速度反向衝出恆星,形成無比劇烈的內爆,這就是超新星爆發。鐵核接受到的撞擊能量使鐵繼續發生聚變反應,產生出一系列比鐵更重的元素,如金、銀、汞、鉛等,一直到鈾。鈾是在宇宙中能夠自然形成的最重的元素。元素越重,產生時所需要的能量越多,產生的量也越少,這也是宇宙中(包括地球上)越重的元素就越少的原因。
在超新星爆發時,恆星中原有的物質中的大部分都會隨著內爆的發生而拋散在宇宙空間,只留下一少部分物質保留在恆星核心中。理論計算的結果是,如果保留下來的物質質量在1.44倍太陽質量以上(稱為錢德拉塞卡極限,為白矮星的最高質量)、3.2倍太陽質量以下(稱為奧本海默-沃爾可夫極限,中子星的最高質量),則會形成一顆大部分由中子構成的天體,稱為中子星。如果保留下來的質量大於3.2倍太陽質量,那麼這個恆星核心將不可避免地繼續收縮,直到形成一個半徑無限小、密度無限高的點,稱為“奇點”,並在奇點外圍形成一個光線無法穿越的區域,稱為“視界”。在視界內部,由於物質高度集中,引力極強,其表面脫離速度(該天體的第二宇宙速度)等於光速,使其內部的所有物質(包括光線)都無法脫離其表面,而外部物質和光線進入視界後,也不再被外界觀察到,彷彿是宇宙中的一個無底深淵,因此被稱為“黑洞”。
要形成一個黑洞,其原始恆星的質量至少要達到8倍太陽質量。或者說,8倍太陽質量以上的恆星,最終可能都會以黑洞的方式結束它們的一生。