恆星演化到末期會變成白矮星、中子星以及最神秘的天體黑洞。
前文我們講到白矮星和中子星的超高密度令人難以置信。
白矮星的密度達到1立方厘米1000噸的程度。
而中子星更是令人恐怖，中子星的密度可以達到1立方厘米10億噸的恐怖程度！
那大家一定想知道比中子星還神秘的天體黑洞是什麼樣的呢？
那麼黑洞是什麼呢？
黑洞是在愛因斯坦的廣義相對論中提出的一種宇宙天體。
根據相對論的內容，當一個天體的質量足夠大，而體積足夠小，那麼這個天體的引力就會大到使逃逸速度大於光速，所以連光都無法逃離這個天體的束縛。
而這個天體就黑洞。
1916年，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解，如果將大量物質集中於空間足夠小的地方，會使周圍存在一個奇妙的界面，也就是"視界"，在這個視界內，光都無法逃離出去。視界範圍內就是黑洞了。
這種存在於理論中的奇妙天體在1969年被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為"黑洞"，從此傳播世界。
在這裡需要給大家科普一個天文概念"史瓦西半徑"。
史瓦西半徑的含義是，如果特定質量的物質被壓縮到一定的半徑值之內，將沒有任何已知類型的力可以阻止該物質在自身引力的條件下行成一個黑洞。
咱們通俗一點講。
比如逃離地球的速度最少要達到7.9km/s以上才行，而這個值是跟地球半徑和質量有關的，而如果假設把逃離地球的速度設定成光速，也就是30萬公里/s時，地球在質量不變的情況下，需要多大的半徑才能有這個引力？
1916年卡爾·史瓦西首次發現了史瓦西半徑，通過相對論和牛頓定律計算得出，把地球壓縮到9毫米的半徑，才能使物體逃離地球的速度達到光速！
也就是說史瓦西半徑就是一個天體能讓光都無法逃離的臨界邊界半徑。這個由史瓦西半徑形成的界面就是"視界"。
所以通過這個公式可以計算出如果知道某一個天體的質量，那麼就能計算出這個天體的史瓦西半徑，而如果該天體實際的半徑在史瓦西半徑內，那麼這個天體就能形成一個黑洞，因為連光都無法逃脫。
所以一般研究黑洞就是以"視界"，也就是史瓦西半徑的界面作為黑洞表面。
通過史瓦西半徑公式可以計算出：
太陽的史瓦西半徑大約只有3000米，地球是9毫米，而一個質量相當於喜馬拉雅山的物體史瓦西半徑只有1納米！
那麼黑洞的密度有多大呢？
白矮星那1立方厘米1000噸的密度都已經讓人難以置信了，而更厲害的中子星1立方厘米10億噸更是讓人瞠目結舌。
而且中子星的超高密度和超小體積，最厲害的中子星的逃逸速度已經達到了15萬公里/s。
其實黑洞理論上的密度是相當驚人的，特別是黑洞形成時的密度，比中子星還要高很多。
我們知道任何物質都是由原子構成的。
而把一個物體放在白矮星上時，會瞬間被白矮星的重力壓到連原子都碎裂開，變成原子核和自由電子，電子間的相互作用力，就是電子簡併壓力支撐住白矮星的重力坍塌。
如果白矮星的質量足夠大，達到1.44倍太陽質量時（錢德拉塞卡極限），電子簡併壓力都無法支撐住重力。
這個時候原子核也被壓碎，組成原子核的中子和質子分離開來，質子和電子因為正負電荷互相結合，形成中子，中子間的相互作用力抗拒著重力形成穩定的結構，
這時候整顆星球就變成了全部由中子構成，也就是有著恐怖密度的中子星。其實中子星就相當於是一個巨大的原子核。
而如果中子星的質量再大，超過3倍太陽質量（奧本海默極限），那麼連中子都無法存在，直接被重力碾碎。所有的物質都會往重心點下沉，形成一個密度極大，體積極小的天體，這就是黑洞。
黑洞和中子星都是超大質量恆星末期的超新星爆發中誕生的。
之前咱們說過吃一勺白矮星，一勺中子星是什麼效果。
那吃一勺黑洞呢？
按小質量黑洞看的話，如果把一立方厘米的黑洞吃下去。如果你在地球上，那麼不會像中子星會爆炸那樣，黑洞可不會爆炸。
因為一立方厘米的黑洞質量已經大過地球了，地球會被黑洞吸走。地球會迅速變成一個岩漿球，越來越縮小，越來越亮。
而且還能順帶把月球也給吸過來。兩個星球一起被扯碎，吸入黑洞。至於你……
但是黑洞由於其超強的引力，會吸取周圍的宇宙物質和天體，形成圍繞在黑洞旁邊的積吸盤。
黑洞也會源源不斷的吸收物質，增加其質量。
這時候以視界計算，黑洞的體積增長的會質量的增加更快，密度就會降低。特別是質量越大的黑洞，密度反而更小，甚至比白矮星的密度還小！
但是這並不能影響黑洞的性質，因為質量越大，史瓦西半徑會增大的更多。
假如一個天體的密度為1立方厘米1000噸，也就是白矮星的密度，而其質量為1.5億個太陽質量，那麼它的史瓦西半徑就會超過它的自然半徑，也就形成了黑洞。
如果黑洞的質量再大，甚至密度都比空氣還要低，但是絲毫無法影響它成為一個黑洞！
雖然黑洞是由質量在30倍太陽質量以上的超大恆星演化而來的，但是通過成長能形成超大質量黑洞。
超大質量黑洞是一種黑洞的類型，它的質量基本上在100萬倍至數百億倍的太陽質量之間。
有的超大質量黑洞的質量能達到太陽質量的數十億倍，甚至有百億倍的！
2019年4月10日公佈的黑洞照片，就是M87星系的中心黑洞，質量就是太陽的65億倍！
天文學家發現基本上每個星系中央都有一個超大質量黑洞。
比如我們的銀河系中心就有個超大質量黑洞。這個黑洞離我們2.6萬光年，質量是太陽的430萬倍，統領著整個銀河系的運作。它的史瓦西半徑達到1270萬公里。
目前人類發現的質量最大的黑洞是離我們104億光年的黑洞ton618，質量是太陽的660億倍，史瓦西半徑達3840億公里。
好了，今天就講到這裡吧，黑洞其實還有很多的秘密等待我們去發掘。
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