对黑洞的理解(黑洞是什么理论中的宇宙天体)

2021-11-21 00:13:43

黑洞是恒星死亡后的产物,要透彻全面的了解黑洞,就不得不从恒星的产生开始。

星体的形成演化

稍了解一些物理学的人都应该听说过暗物质与暗能量这两个概念,我们今天所见到的宇宙天体,期最初的产生形成也离不开暗物质与暗能量的帮助。

早期的宇宙中的气体在暗物质所形成的“引力势阱”的牵引下向“引力势阱”中心流动,在这个过程中气体之间相互碰撞、融合,形成较大的气体云。随着气体云不断地吸入物质,自身的质量也在不断地增长,总会到达一个临界值,此时气体云本身无法在对抗由其自身质量产生的引力,从而发生破碎、坍缩,进而通过吸积周围气体形成恒星,包括地球在内的行星也是通过在新形成的恒星周围聚集气体和岩石形成的。

恒星的诞生

单纯的气体聚积还不足以形成恒星,还需要恒星的内核达到点火温度才可以。氢的点火温度比其他元素都低,因此恒星演化的第一阶段都是从氢燃烧开始的。气体云坍缩聚积形成的大块气体云在之后的过程中可能因为各种各样的扰动等原因继续坍缩,形成一个凝聚体,在此过程中气体会因自身引力的作用向内坠落,导致位能降低转化为热量,从而给凝聚体内核升温,并产生辐射。同时内核的压强也会随之升高,与辐射一起对抗凝聚体自身引力造成的坍缩,这一过程中的凝聚体也叫做“原恒星”。随着原恒星继续吸积气体等物质,其自身的质量、体积,内核的温度、压强都在不断增长,当温度达到氢的点火温度时,星核内的热核反应开始,恒星就诞生了

恒星的演化

恒星在诞生之后就进入了主序带,成为了一颗主序星,在这一阶段恒星内部以氢作为燃料进行热核反应,产生氦,这些氦将被推到星核外层形成一层氦壳,在氢燃烧殆尽之后有可能被作为燃料进行下一阶段的热核反应。第一阶段的恒星燃烧氢生成氦,其内部热核反应释放的能量与恒星自身的引力动态平衡,维持了这一阶段的恒星其体积、亮度等都不会发生大的波动。

当恒星内部的氢燃烧殆尽之后,一些恒星因为自身质量达不到0.35个太阳质量,将会结束核燃烧阶段,进入热死亡。另一部分恒星则是会发生“氦闪”,即氦点火从而进入下一阶段的核燃烧。

这一阶段的恒星通过燃烧氦来进行热核反应。在星核内部的氢燃烧完之后,恒星就失去了一个辐射源,从而引起引力坍缩,在坍缩的过程中增大星核内的温度和压力,这一过程也是在寻找下一次核点火所需的温度。引力坍缩带来恒星内部全面的升温,首先点火的不是氦,其所需的温度要高得多,首先燃烧的是第一阶段残余在星核外的氢壳,为恒星继续升温,但因为此时仍没有核能源,引力坍缩不会停止,直到温度达到氦点火,恒星重新进入核燃烧的阶段,这是第二阶段,这一阶段恒星燃烧氦生成碳,星核表面会形成碳壳,等待下一次寻找点火温度。值得一提的是我们所处的太阳系的恒星—太阳就是一颗可以进入第二阶段的恒星,数十亿年后,当太阳的氢燃烧完后,就会演变为红巨星,届时的太阳为了将内部氦燃烧产生的巨大能量释放以达到其内部的热平衡,同时平衡内部产生的引力位能,太阳将会不断膨胀,使自身的介质辐射变得更加透明,从而导致膨胀之后的太阳将会把地球也吞噬掉。

以此类推,只要恒星质量达到某一界限,就可以进入下一阶段的核燃烧,但这一过程不会一直进行下去。当热核反应进行到铁的产生时,就是最终阶段了,因为铁更加的稳定,进行核反应产生的能量要小于发生反应所需的能量,热核反应就进行不下去了,这时恒星就正式进入了死亡倒计时。

恒星的死亡-黑洞的诞生

当恒星不能再发生热核反应时,没有了核能源的恒星就无法再抵抗自身质量产生的引力,恒星将会向内发生坍缩。这一过程中恒星的质量基本不变,但体积会急剧减小,造成密度剧增,内部压力也不断增加,压力有可能大到压碎原子,是中子紧密的排列在一起,形成中子星。还有一部分死去的恒星可能突破史瓦西半径,史瓦西半径是一个临界值,当星体实际半径小于其史瓦西半径时,将没有任何人类已知的力可以阻止恒星坍缩为黑洞,星体最终将会形成一个体积近似无限小,密度近似无限大的一种天体—黑洞。

黑洞的演化

黑洞的一生中最常发生的两种活动就是“吸积”和“蒸发”。

在每一个黑洞的史瓦西半径内,即使是光也无法逃逸,也因此在其史瓦西半径形成的球面上形成了一个“视界”,视界内的光和粒子无法逃逸,人们只能通过在黑洞周围产生的“吸积”或“引力透镜”等现象观测到黑洞的某些活动。

吸积是黑洞质量增长的一大原因,任何靠近黑洞的物体都将被其引力捕获,如果不能及时逃脱,一旦被拖入史瓦西半径内,就再也没有机会逃逸。如果是大质量的天体被黑洞捕获,天体将不断损失质量进入黑洞,这一过程中天体与黑洞之间将会形成一条物质通道,以螺线形的通道将物质送人黑洞内。即使是一个小质量的个体,如人进入黑洞范围,由于黑洞范围内不同梯度的引力差极大,人体各部位承受的黑洞引力差异也极大,会呈现出人被像意大利面一样拉长的现象,更有趣的是,如果你在黑洞视界外看一个人进入黑洞会发生什么,那你将只能看到这个人进入视界那一刻定格的影像,而在他进入黑洞视界之后,因为光无法逃逸,你将什么也看不到。但你会看到定格的影像变红变暗,最终消失,这是发生了红移现象所造成的。同时吸积伴随的还有爆炸、辐射,有名的伽马射线暴,其产生原因之一就是黑洞的碰撞。

黑洞也不是不会死亡的,质量小的黑洞可能存在的时间只有几兆分之一秒乃至更短的时间,之后就蒸发消亡了,而质量越大的黑洞,温度和辐射率就越低,质量损失就越慢。

黑洞是一个超大级别的单层磁场,而我们的物质黑洞,到我们所能感知的体积大小,至少已有三层了。

上一篇:无法触碰影评(无法触碰影评分析)
下一篇:1966年至1976年的电影大全(1966年电影)
相关文章
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
返回顶部小火箭