【科学小趣闻】黑洞的形成

【慕联导读】

什么是黑洞， 黑洞的形成是怎样的？相信大家一定很好奇，那么我们一起来了解下黑洞的奥秘吧！

【黑洞的形成】

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。

1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西（Karl Schwarzschild）通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解，这个解表明，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）命名为“黑洞”。

那么黑洞怎么形成的了？理论上,黑洞有好几种.恒星级的黑洞是大质量恒星演化至终极时的残骸.大质量恒星（质量大于7倍太阳质量）在核聚变反应已到终结时,形成“洋葱头”结构,就是从恒星的外层向内层分别由不同的核聚变产物所占据,依次是氢、氦、碳、氧氖,再向内是26号元素铁之前的各种元素.

恒星的核聚变反应到铁就终止了,铁的核能是所有已发现元素中最低的,不能再用提高温度的方法使铁发生聚变反应.此时整个恒星的核聚变反应停止,向外发射的、用于抵抗恒星向内收缩的辐射压就下降了,于是因引力作用而向内的收缩重新开始,恒星变得极不稳定.当恒星外围物质以近乎自由落体的速度到达铁核时,撞上了一堵无比坚硬的墙（就是铁核）,撞击和收缩造成铁核表面温度急剧升高,使恒星发生无比剧烈的内爆,将铁核外的物质以近光速的速度炸开,这就是超新星爆发.在外围物质向周围空间飞散的同时,铁核向内再次收缩.密度迅速升高,铁原子被巨大的压力压碎,电子被压入原子核.当铁核部分被压缩后达到史瓦西半径时（r=2GM/C^2,式中：r为史瓦西半径,G为引力常数,M为恒星剩余质量,C为光速）,其密度会比原子核的密度还要高,其引力就会强大到连光也无法逃离,从而使其在远处无法被观测到,靠近时也只能感受到其巨大的引力,而无法看到.所有过于靠近的物质（包括光线）都会落入其中,仿佛是一个黑色的陷井,因此被称为“黑洞”.

除了恒星级黑洞外,理论上任何大小和质量的黑洞都允许存在.主要有星系级黑洞、量子黑洞等.星系级黑洞是星系形成过程中,内部物质质量过于集中,很容易就能达到史瓦西半径,于是,天文学家认为在大多数星系中央极有可能存在巨大的黑洞,是以星系核的形式存在的,我们银河系的中央也有.