黑洞的质量有没有上限,如果有,超过了会怎样?

用户111538405067


先直接说结论:

根据最新的研究结果,黑洞质量要是过大,会直接导致吸积盘坍缩成恒星,破坏吸积盘的稳定,使得吸积过程无法继续。所以500亿倍太阳质量是通过吸积作用形成的黑洞质量的极限,和宇宙年龄无关。

当然目前来说,不排除黑洞可以通过吸收其它的黑洞等其它方式来获得质量。


往常的一个找寻超大质量黑洞的方法是找活动星系核,活动星系核是指星系中心核区显得很活跃的一类现象,中心有活动星系核的星系叫做该活动星系核的 寄/宿主星系,说的好像不是亲生的一样,活动星系核的观测可以用星系中心的超大质量黑洞吸积模型来解释。很亮的活动星系核有很大的黑洞,具体的解释是黑洞吸积周围的物质,形成吸积盘,释放引力能为辐射,能量释放效率很高,显得吸积盘很亮,有时候比星系都亮。

产生强烈辐射的黑洞吸积盘半径较大的地方会有自引力不稳定性,盘星系也有这种不稳定性:由于气体自己收到的附近气体的引力已经强于黑洞的引力,气体有点不想再一起围着黑洞转了,在某个半径的地方表现为吸积盘从一个连续转动的流体变成一些云块

既然是转动,就要说角动量,如果围着黑洞转动并且没有角动量损失,就不会掉到黑洞里,比如地球围着太阳转,一时间不会一头扎进去,围着黑洞转圈也是,只要有角动量,就很安全,然而吸积盘是气体组成的,气体不同半径气体转动不一样快,相互摩擦会产生一些角动量改变,导致气体内流,但是如果吸积盘碎成一个个的云块,还是自引力的云块,这种云块受自身引力收缩成一些云蛋蛋,并且有可能恒星形成,恒星围着黑洞转圈,恒星附近可能还有行星,行星也围着黑洞转圈,行星上可能还有生命,每天看着吸积盘光辉灿烂,但就是都很难再转移角动量,排队往黑洞里掉了。


这样以来,黑洞吸积盘有个最大半径,再大的半径就不像吸积盘,而像是个恒星盘了。


另一个对吸积盘的限制来自最小稳定圆轨道 (ISCO):黑洞毕竟是黑洞,视界面附近的引力场和牛顿力学的引力场略有差别,经过一番并不复杂的计算,会得到一个半径,叫做最小稳定圆轨道,也就是想围着黑洞转圆圈的,最小的半径,量级上是不到10个史瓦西半径,物体出现在这个半径内的时候,按照引力势算下来的轨道显示,这时候的确不好转圈,所以猜测这就是吸积盘最小半径了吧,再小的话,是不是配不上吸积盘这个名分。


于是,把刚才估计的最大半径和这个最小半径做一个比较,两个量差不多的时候,吸积结束,黑洞更大质量的黑洞的 最小稳定圆轨道半径 将会超过吸积盘的最外半径,没有吸积盘,再好的戏也出不来,黑洞质量可以增加,只是再也不会亮了。

另外有一个概念叫爱丁顿极限:这是个很老的概念了,最初是用来理解恒星过程的,黑洞吸积领域经常提到的爱丁顿极限是这样一个图像:

黑洞在吸积物质的过程中,物质的一部分引力能转化成辐射释放掉的话,这个辐射将会有可能阻止后面即将被吸积入黑洞的物质。


黑洞的吸积率,也就是单位时间黑洞质量的增加,越大,引力能越多,会有越多的引力能转化成辐射,这个吸积流的辐射会越强烈,最终辐射压把后面还等着掉进黑洞的东西吹跑了,也就是说黑洞吸积物质的速度是有极限的,吸的太快就呛着了,之后要消停一会,再吸。


这个极限要有三个假设:

0,黑洞吸积的东西都是等离子体;

1:黑洞是各项同性吸积;

2,吸积过程产生的辐射是各项同性释放的,各项同性的反馈才能无死角挡住所有后面的物质。


还要有一个参数,叫做引力能释放为辐射的效率,简称辐射效率,辐射效率是个很重要的参数,如果真的是球吸积,这个效率大约万分之一,球吸积后来也叫Bondi吸积,(Bondi et al. 1952),尽管模型简单,球吸积模型已经初步展示了吸积过程的一些现象,直到现在偶尔还会有人算着玩。


好了有了这些概念就能有个初步的印象:黑洞吸积本身就可能是有极限的,即使黑洞周围的物质很多,一个黑洞的吸积率也不是想多大就多大,即使从有宇宙那年开始吸积,也得不到大于某个上限的黑洞质量。


战时灯火


目前科学研究并未发现黑洞有质量上限,如果有的话,可能会爆炸。

黑洞质量

科学研究发现,任何质量的黑洞都是有可能出现的,只要其密度足够大就行,如果把地球压缩成黑洞,其史瓦西半径大约9毫米左右。目前天文学家发现的质量最大的黑洞是距离我们104亿光年远位于北天极附近猎犬座中的Ton618,它的质量大约是太阳的660亿倍,其史瓦西半径达到了1920亿千米。天文学家认为肯定还有比Ton618更大的黑洞,只是尚未发现而已。

关于黑洞质量上限

我们知道黑洞通常是由大质量恒星演化到后期形成的,如果黑洞有充足的“食物”来源,也会变的越来越大,我们假设有一个超级黑洞游荡在宇宙间,通过不停的吞噬变的越来越大,有一天把整个宇宙中的物质全部吞完了,那么它的质量也就无法再增加了,从这个观点看黑洞的质量上限也就是宇宙的总质量了。


黑洞质量“到达上限”之后

关于这个问题,我认为比较开放,毕竟科学家也不知道,但是有一种较为科学的观点表明,黑洞把宇宙中所有物质都吞噬完之后可能会爆炸。目前科学研究认为宇宙诞生于奇点大爆炸,而黑洞中心就是一种奇点,如果某个黑洞将宇宙间所有物质吞噬,那么理论上这个黑洞的奇点也就等价于当初的宇宙奇点,巧合的是当把宇宙质量通过黑洞史瓦西半径公式计算后发现,这种黑洞和我们现在的宇宙在许多方面都是惊人的相似,比如其尺寸都会超过现在的可观测宇宙。由此我们可以联想到,当黑洞质量达到宇宙质量后可能会发生奇点爆炸,产生新的宇宙。




感谢浏览,我是漫步的小豆子,欢迎关注。


漫步的小豆子


有 宇宙毁灭


玉心千宇


黑洞的质量没有上限,所以也就无所谓超不超过了。


相对论者


黑洞有上线,超过了会爆炸,但它爆发的形式是蒸发,时间极为漫长。


平常人246089341


黑洞没有质量,只有能量。

存在于星系和恒星中心的黑洞,如果一定要探求它的质量,那么就是星系全部物质和恒星包容的全部行星。

黑洞仅仅是一个空间能量场,星系和恒星的空间能量场是外射扩展形态的,它一直在创生物质。单体黑洞的空间能量场是在吸收和消化物质体,是向内的形态,作用就是将‘过期’的东西进行还原。


用户56948517968


已知的观测结果都是支持黑洞具有质量的,但是黑洞巨大的质量和极小的视界范围有可能无法支撑常规的基本粒子存在,也就是说黑洞不一定是物质组成的了,只能推测是某种天文现象,不一定是物质也有可能是能量或者别的什么。


呀搏啦汗穷丝


个人认为,应该没有,只有黑洞随宇宙变化规律自我消失


分享到:


相關文章: