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黑洞是如何产生的?

2011-07-20 12:03:21 本文行家:张顺红

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,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球。

黑洞是如何产生的黑洞是如何产生的

       黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩,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球。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,中子本身在挤压引力自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。任何靠近它的物体都会被它吸进去,黑洞就变得像真空吸尘器一样。跟白矮星和中子星一样,黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),由中心产生的能量已经不多了。这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,直到最后形成体积小、密度大的星体,重新有能力与压力平衡。质量小一些的恒星主要演化成白矮星,质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算,中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值,那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了,从而引发另一次大坍缩。根据科学家的猜想,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径),正象我们上面介绍的那样,巨大的引力就使得即使光也无法向外射出,从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

  根据科学家计算,一个物体要有每秒中七点九公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饶着地球转圈子了。这个速度,叫第一宇宙速度。如果要想完全摆脱地球引力的束缚,到别的行星上去,至少要有11.2km/s的速度,这个速度,叫第二宇宙速度。也可以叫逃脱速度。这个结果是按照地球的质量和半径的大小算出来的。就是说,一个物体要从地面上逃脱出去,起码要有这么大的速度。可是对于别的天体来说,从它们的表面上逃脱出去所需要的速度就不一定也是这么大了。一个天体的质量越是大,半径越是小,要摆脱它的引力就越困难,从它上面逃脱所需要的速度也就越大。

  按照这个道理,我们就可以这样来想:可能有这么一种天体,它的质量很大,而半径又很小,使得从它上面逃脱的速度达到了光的速度那么大。也就是说,这个天体的引力强极了,连每秒钟三十万公里的光都被它的引力拉住,跑不出来了。既然这个天体的光跑不出来,我们然谈就看不见它,所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的,任何物质运动的速度都不可能超过光速。既然光不能从这种天体上跑出来,当然任何别的物质也就休想跑出来。一切东西只要被吸了进去,就不能再出来,就象掉进了无底洞,这样一种天体,人们就把它叫做黑洞。

  太阳现在的半径是七十万公里。假如它变成一个黑洞,半径就的大大缩小。缩到多少?只能有三公里。地球就更可怜了,它现在半径是六千多公里。假如变成黑洞,半径就的缩小到只有几毫米。那里会有这么大的压缩机,能把太阳地球缩小的这么!这简直象里的神话故事,黑洞这东西实在太离奇古怪了。但是,上面说的这些可不是凭空想象出来的,而是根据严格的科学理论的出来的。原来,黑洞也是由晚年的恒星变成的,象质量比较小的恒星,到了晚年,会变成白矮星;质量比较大的会形成中子星。现在我们再加一句,质量更大的恒星,到了晚年,最后就会变成黑洞。所以,总结起来说,白矮星中子星和黑洞,就是晚年恒星的三种变化结果。白矮星已经找到了,中子星也找到了,黑洞找到没有?也应该找到的。主要因为黑洞是黑的,要找到它们实在是很困难。特别是那些单个的黑洞,我们现在简直毫无办法。有一种情况下的黑洞比较有希望找到,那就是双星里的黑洞。

  双星就是两颗互相饶着转的恒星。虽然我们看不见黑洞,但却能从那颗看的见的恒星的运动路线分析出来。这是什么道理呢?因为,双星中的每一个星都是沿着椭圆形路线运动的,而单颗的恒星不是这样运动。如果我们看到天空中有颗恒星在沿椭圆形路线运动,却看不到它的'同伴',那就值得仔细研究了。我们可以把那颗星走的椭圆的大小,走完一圈用的时间,都测量出来。有了这些,就可以算出来那个看不见的'同伴'的质量有多大。如果算出来质量很大,超过中子星能有的质量,那就可以进一步证明它是个黑洞了。在天鹅星座,有一对双星,名叫天鹅座X- 1。这对双星中,一颗是看的见的亮星,另一颗却看不见。根据那可亮星的运动路线。可以算出来它的'同伴'的质量很大,至少有太阳质量的五倍。这么大的质量是任何中子星都不可能有的。当然,除这些以外还有别的证据。所以,基本上可以肯定,天鹅座X-1中那个看不见的天体就是一个黑洞。这是人类找到的第一个黑洞。

  还发现有几对双星的特征也跟天鹅座X-1很相似,它们里面也有可能有黑洞。科学家正对它们作进一步的研究。“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”,其实不然。所谓“黑洞”,就是这样一种天体:它的引力场是如此之强,就连光也不能逃脱出来。

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