大質量恆星坍塌爲黑洞,空間扭曲,光也逃不出去

黑洞是現代廣義相對論中,宇宙空間內存在的一種天體。黑洞的引力很大,使得視界內的逃逸速度大於光速。當然,我今天講的不是廣義上的黑洞,而是關於恆星演化成黑洞的特點。

大質量恆星坍塌為黑洞,空間扭曲,光也逃不出去


一顆大質量恆星,大概超新星爆炸後的質量有太陽質量的3倍甚至更高,就會坍塌成一個黑洞,否則只會變成一顆中子星或者白矮星,之前文章講過。比如,我們熟知的R136a1,它的質量達到太陽的265倍,這都不用說,若干年後,它絕對會因為超新星爆炸形成一顆超大質量的黑洞。

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接著,再說未來形成黑洞的恆星壽命都很短。首先從紅矮星說起,它的質量可達1000億年以上,例如太陽這樣的黃矮星,它的壽命大概有100億年,也算很久了。然後是熟知的天狼星,它的質量為2.2倍太陽,超新星爆炸後殘餘質量仍有可能會形成中子星,它的壽命不到5億年。而大於3倍太陽質量的恆星,壽命更短,也就幾千萬年的活頭。壽命最短的就是R136a1,只能活300萬年。

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德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解,這個解表明,如果將大量物質集中於空間一點,其周圍會產生奇異的現象,即在質點周圍存在一個界面——“視界”一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫。後來,經過研究發現,任何物質都會形成一個黑洞,前提是小於史瓦西半徑。當地球質量不變,半徑變成8.8毫米時,就會形成一個微小黑洞。同理,太陽質量不變半徑變成3千米,也會形成一個黑洞。

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一個來自以色列特拉維夫大學的天文學家小組發現,宇宙中最大質量黑洞的首次快速成長期出現在宇宙年齡約為12億年時,而非之前認為的20~40億年。天文學家們估計宇宙的年齡約為138.2億年。

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