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1 # 多彩書籤eA
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2 # 使用者853534810611
每立方厘米中子星的質量可達百億噸,那麼黑洞呢?不是一般的奇怪。
宇宙中的黑洞是一個奇葩的存在,但是黑洞也是一種天體,和恆星行星一樣有它的質量,那麼黑洞中物質的密度有多大呢?這其實是一個很不好回答的問題,不好回答並不是說它不好計算,而是說它並沒有一個統一的標準,因為黑洞中物質的密度計算結果會有大有小,差別極大。
首先必須說一句,黑洞是不具有平均密度的,因為黑洞裡面的物質或者說能量的分佈是不可能平均的,就好像我們的地球,它的最外層是大氣層,其密度當然不能和水和地表相比,然而地表物質的密度也不能和地幔相比,地幔也不能和地核相比。通常天體內部的物質密度要比外面的物質密度大一些,比如中子星,中子星表面的物質密度大概是每立方厘米一億噸,然而在中子星的內部,密度可能達到了每立方厘米一百億噸,所以黑洞很可能也是不一樣的,很多科學家認為黑洞內部有一個奇點,那個起點才是黑洞中物質和能量的聚集之地,會佔有整個黑洞質量的絕大部分,所以在黑洞的視界內部,其密度是不可能平均的。
但我們可以這麼理解,就是把黑洞的質量除以黑洞的視界體積,就可以得出黑洞的平均密度。不過黑洞的平均密度也並不是固定的,通常是越小的黑洞密度越大,越大的黑洞密度越小,而且差別極大。關於黑洞的質量和體積的關係,有一個公式可以計算,這個公式就是史瓦西半徑公式,公式為R=2GM/c²,其中M是黑洞的質量,G是引力常數,c是光速。因此,黑洞視界內的體積就是V=4πR³/3=32πG³M³/3c^6,而平均密度ρ=M/V=3c^6/32πG³M²
根據這個公式,只要是知道黑洞的史瓦西半徑就可以知道黑洞的質量,而如果知道黑洞的質量則可以計算出黑洞的史瓦西半徑,那麼有了半徑就能算出黑洞這個球體的體積,有了體積和質量就能計算黑洞的密度了。
但是,從這個公式中也能看出,黑洞的平均密度和黑洞的質量成反比。
我們根據史瓦西半徑公式計算地球變成黑洞的大小,其史瓦西半徑還不到1釐米,即0.88毫米,也就是說地球如果變成黑洞的話,其視界體積大概只是直徑不到兩釐米的一個小球,地球的質量為59720億億噸,這樣計算的話,直徑一釐米的黑洞質量可以達到4萬億億噸左右。
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黑洞質量比中子星大,恆星死亡後質量夠大會坍縮成黑洞,質量不夠則是形成中子星或者白矮星。