黑洞的视界半径能够超过一光年吗?

科学探索菌


答:视界半径一光年的黑洞质量将超过3万亿倍太阳质量,目前人类观测到的黑洞当中,没有视界半径能达到一光年的,但是宇宙之大,也许在人类看不见的某个地方,就存在这样一个庞然大物。


天文学观测表明,几乎在所有的星系中心,都至少存在一个超大质量黑洞,比如我们银河系中心的黑洞,质量就高达400万倍太阳质量,周边还存在几个数万倍太阳质量的中型黑洞;物质无法穿透的黑洞边界称之为黑洞视界,对于史瓦西黑洞来说,视界半径与黑洞质量成正比。

在2019年4月,科学家公布了人类拍摄到的首张黑洞照片,该黑洞位于椭圆星系M87,距离地球5500万光年,质量大约是太阳的65亿倍,对应的史瓦西半径大约为190亿公里,相当于0.002光年。

在人类观测到的黑洞当中,这已经属于超大质量黑洞了;目前人类观测到的最大黑洞,是位于104亿光年外的一个类星体中心,类星体叫做Ton 618,中心黑洞质量是太阳的660亿倍,对应的史瓦西半径为0.02光年。

由于黑洞密度与半径平方呈反比,于是以黑洞视界作为黑洞大小为依据时,质量越大的黑洞,平均密度将会越小,Ton 618中心的黑洞平均密度只有0.39千克/立方米,比空气密度还低。

如果宇宙中存在一个史瓦西半径为一光年的黑洞,以M87的黑洞做对比,我们可以推算该黑洞对应的质量大约是:

M=65亿*(1/0.002)

=3.25万亿倍太阳质量

根据科学家公布的最新数据,我们银河系目前总质量大约是太阳的1.5万亿倍,所以两个银河系质量的黑洞,史瓦西半径大约就是一光年。

根据星系的演化规律,大质量的星系会逐渐吞噬或者合并其他星系,比如我们银河系周围就存在数十个卫星星系,有的正在被银河系吞噬,未来银河系的质量会更大,中心质量黑洞也会增加,而且理论上黑洞质量是没有上限的。

所以在遥远的未来,半径超过一光年的黑洞迟早会出现,至于现在宇宙中是否存在如此巨大的黑洞还不知道,毕竟人类的观测能力有限,而且仅限于可观测宇宙内。

还有一种猜想认为,我们宇宙就处于一个黑洞当中;我们可观测宇宙质量为10^54kg,该质量对应的史瓦西半径将达到1500亿光年,远远超过了可观测宇宙的实际半径(460亿光年)。


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艾伯史密斯


熟悉天文的朋友都知道最大的恒星是盾牌座uy,这个庞然大物可以装下45亿个太阳,其实我们的地球就已经够大了,直径达12756公里,坐飞机飞到地球的另一面也需要10个多小时,但是太阳的体积可以装下130万个地球,对比一下就可以想见盾牌座uy的体积有多么巨大了,如果对比我们的地球的话,盾牌座uy可以装下2亿亿个地球。


盾牌座uy的直径可达23亿公里,然而我们的太阳的直径才139万公里,如果把它的中心放到太阳的位置,那么这个庞然大物将吞并水星、金星、地球、火星、小行星带和木星的轨道,并且逼近土星的轨道,太阳系八大行星的轨道将被它吞并5个,作为一颗恒星,这个家伙实在是太大了。


然而盾牌座uy却并非最大的单一天体,前几天公布的首张黑洞照片的m87星系中心黑洞的视界体积(以史瓦西半径公式计算的光无法逃逸的黑洞体积)就比盾牌座uy大得多,这个质量达太阳65亿倍的黑洞的直径至少有200亿公里,里面可以放下数千个盾牌座uy,放下海王星轨道内的整个太阳系更是绰绰有余。





然而上图中m87星系中心黑洞的照片上并非中间阴影部分都是黑洞的体积,因为一般要在黑洞半径的5倍左右才能看到可见物质,所以上图中的阴影部分要比黑洞本身大得多,这样来看的话,上图中的阴影部分的直径或有近1000亿公里。其外围吸积盘的直径使中间阴影部分的3~5倍左右,那么外围的吸积盘直径或达5000亿公里。

但是m87星系中心黑洞也并非宇宙中最大的黑洞,类星体Ton618的中心黑洞要比它大得多,观测发现Ton618中心黑洞的直径可达3840亿公里,几乎是m87星系中心黑洞直径的20倍,体积则是它的近6000倍。



一光年的距离是9.46万亿公里,很显然,最大的黑洞Ton618的直径也没有达到1光年,而且距离相差很远,但是如果它的结构也像m87星系中心黑洞那样的话,那么它外围的吸积盘将十分巨大,甚至可达近2万亿公里,相当于1光年的1/5了。也正是由于这个黑洞的吸积盘十分巨大,它发出的光也特别明亮,比2000个银河系还亮,是已知宇宙中已知最亮的天体之一。


人类的方向


非常感谢小伙伴“科学探索菌”的信任和邀请。

先砸答案吧:我不知道是不是真的有,但我个人的倾向是没有。

就用最简单的史瓦西黑洞的视界半径公式来计算一下,如果一个黑洞的视界半径是一光年,这家伙有多大。史瓦西黑洞半径表达式为R=2GM/c^2,其中G为万有引力常量,M为星球的质量,c为光速。从中可以看到,星球的质量越大,史瓦西半径就越大,将太阳的质量代入表达式可以计算出太阳的史瓦西半径约为3千米、代入地球质量可以计算出地球的史瓦西半径为9毫米。

现在我们来假设存在着这样一个史瓦西半径达到一光年的黑洞,代入上面的公式,通过计算可知这个黑洞的质量能够达到6.4乘以十的42次方千克,这个质量是整个银河系的质量的十倍。

在科学家的观测中,到目前为止,已经发现的宇宙中最大的黑洞的史瓦西半径都没有超过0.1光年的。所以更别提直径1光年这么大的黑洞了。

但是没发现不等于没有,理论上是存在这种视界半径超过1光年的黑洞的。前提条件是,要给这个诞生后的黑洞足够的时间和物质去吞噬,就能形成这么大的黑洞。但是我们都知道,星系之间的空间是非常的宽广的,物质很少,所以当黑洞吞噬完一个星系之后,也许还可以继续吞噬周围的几个星系,这之后恐怕就很难在周围继续吞噬物质继续长大了。

不过宇宙这么大,谁能保证没有例外呢。在我们没发现这么大的黑洞之前,只要有可能性,这种事情就有存在的机会。毕竟,在地球上诞生我们人类这种低概率的事情都发生了,那要产生一个这样的黑洞的概率并不会比人类出现的概率小,没理由就没有。


郭哥聊科学



现在还没有发现这么大的黑洞。

整个宇宙中最亮、最明亮的物体既不是恒星也不是星系,而是类星体,比如S5 0014+81。



一颗超远距离类星体显示出大量证据证明其中心存在超大质量黑洞。黑洞如何如此迅速地变得如此巨大是一个有争议的科学争论话题,但可能有一个符合我们标准理论的答案。

活跃黑洞的一个例子是类星体如何工作的一个突出描述,它在两个垂直喷流中增加物质并向外加速一部分物质。



到目前为止,S5 0014+81的质量是在2009年的一项研究中获得的:400亿个太阳。

对于不旋转的孤立黑洞来说,黑洞的质量是事件视界半径的唯一决定因素。其中最大的一个是目前的S5 0014+81,有400亿个太阳质量。



它的物理尺寸半径是地球-太阳距离的800倍,或者超过1000亿公里。地日距离为0.0000158光年,乘以800等于0.01246光年,所以让题主失望了。

虽然不到一光年,但这个数据仍使得S5 0014+81成为整个宇宙中已知最大质量黑洞,和三角座星系一样大。



三角座星系也许没有我们银河系或仙女座大,也没有给人留下深刻印象,但它是肉眼能看到的离地球最远的物体,也是我们发现的第三大星系。

遥远的大质量类星体在其核心显示超大质量黑洞,它们的电磁对应物很容易被探测到。只有吸积盘和喷流可见,而不是黑洞本身。

它发出如此明亮的光,因为大量的物质通过吸积盘落入中心,加速并产生光。



当一个活动星系的一条喷流直接指向地球时,科学家观察到一种被称为耀变体的超发光现象。这些是整个宇宙中看到的最亮的物体。耀变体,是所有带有超大质量黑洞的活跃星系中最亮的一类。

如果类星体S5 0014+81的直径是我们太阳的1800万倍(离地球280光年),它会比我们生命之星太阳更亮。

如果它位于280光年之外,它会像我们的太阳在天空一样明亮。



相反,S5 0014+81在220亿光年之外,我们认为这只是在大爆炸后的16亿年。科学家对各种黑洞形成过程的模拟,如合并星系,表明直接坍缩黑洞的形成应该是可能的。直接坍缩、超新星、合并恒星和恒星残余物的组合可能产生如此巨大的年轻黑洞。

然而,到目前为止,还没有人计划探测遥远、超大质量、但不活跃的黑洞。



它的活动泄露了它,但宇宙之大,人类只是探测到了一部分,可能存在更大、不活跃的黑洞。


军机处留级大学士


应该可以有,但一定是在大型的星云里,这些星云通常还处于幼年期,也就是刚刚诞生恒星,连银河系这种质量相对集中的星系都还没诞生,因此还没有黑洞在扫荡漂浮的物质,但并不影响有一个黑洞游荡过去吞噬一切,其实在我们的宇宙背景图中是存在这种空间的,即很大一块区域啥都没有,其实可能就是有一个超大黑洞在那呆着,已经把所有可以够得着的质量都吞掉了,由于胃口太大,以至于这窟窿大到在我们视线可及的范围内,居然都没有它背后的东西,如果从这个角度分析,这个黑洞的视界范围可能远远不止一光年,有可能是万光年级别的。


一名普通老百姓


你算一下已知宇宙的总质量和史瓦西半径有什么发现。比哈勃半径大还是小😹


悠悠披萨


你小看了大煎饼,你小看了老天爷这轻轻一划。


摊煎饼出宇宙


不同的黑洞有不同的视界,无限的宇宙中可能有视界超一光年的黑洞。


光量子宇宙


这个不可能呢?M87中心黑洞势力范围内直径400亿公里,比太阳质量大65亿倍属于超大黑洞中的大哥大,400亿公里相当于1.55天光传播的距离,如果半径增加10倍质量就会增加几十万倍,这样的黑洞不可能有、何况是一光年半径的黑洞那质量是几千亿个星系的质量想想这样的黑洞就是全宇宙的质量了!


少评论多看看


很明显,黑洞拥有更高维度的无限空间


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