黑洞到底是如何演化形成的?

黑洞的演化过程有点类似于中子星的形成。它们都是由大质量恒星在自身引力作用下坍塌而形成的。然而,当中子星在所有恒星物质坍缩变成中子时,坍缩过程停止并变成一个中子紧密结合的超大质量行星。

黑洞的坍塌过程则不会像中子星一样停止,中子将被巨大的万有引力破碎,变成更基本的粒子,最后成为一个密度极高的物体。因为它的引力太大,第二宇宙速度甚至超过了光速,所以即使是光也无法逃脱它的控制。它周围的所有物体都被它的引力所吸引,因此黑洞在视觉上可以看作是宇宙中的真空吸尘器。

从某种意义上说,恒星类似于黑洞。两者都有一个非常小且非常密集的核心。但它们本质上仍然不同。恒星释放能量,传递到宇宙物质和周围的其他天体,让我们感知它的存在和运动。这种效应被认为是恒星的一部分,所以从我们观察的角度来看,恒星的体积非常大。但黑洞是不同的,除了一个小核心,我们几乎没有观察到它周围的物质。对它散发出的能量的理解仍然非常不足,所以在我们看来,黑洞很小。

它就像一个火柴头,点燃之前看起来很小,但燃烧后它看起来很大。物体越亮,对我们的感觉就越大。例如,相机上的闪光灯原本只是一个小部件,但是当它闪耀时,我们可以在一定距离看到一个巨大的光团。如果我们不知道闪光灯的原貌,只看这个光团,那么我们肯定会认为它非常大。

所以从这个角度来看,我们可以知道,虽然恒星发出的光非常明亮,但并不意味着它真的很大。黑洞虽然无法照亮,但并不意味着它很小。因为它们处于不同的运动状态,所以它们将具有不同的视觉效果。简而言之,一颗恒星是一个燃烧的黑洞,黑洞是一颗熄灭的恒星。

我们把一个太阳的质量用M来替代,当恒星内部能量耗尽且质量小于1.5M时,一些较小的恒星,如太阳系中的太阳,则会变成白矮星。当这些恒星缩小到原始半径的十分之一到百分之一之间时,中心的密度已经非常大,足以抵消其自身的引力,并且它将不再缩小。恒星的剩余热量将使其发光。随着热量的消耗,表面温度越来越低,直到它被熄灭,我们再也无法观察到它。

在恒星的能量耗尽之后,如果它的质量高于1.5M但低于3M,它将演变成中子星。收缩到一定程度时,较大的红巨星会爆炸,这是超新星爆炸。超新星向外释放物质外层,形成一个星云。它的内核将继续缩小并最终成为中子星。

当恒星内部的能量耗尽时,其质量超过3M,则不会达到最终平衡状态,并且只会不断向内收缩。基于现有知识,我们无法确定其密度,但理论上它将变得更密集,最后密度将达到临界点。此时,它的质量和密度非常大,以至于产生的引力可以捕获所有粒子,包括光,这些粒子无法逃脱其引力范围。这时,它就变成了一个黑洞。

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