黑洞形成的原因

黑洞形成的原因

　　黑洞是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而死亡后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。黑洞的質(zhì)量極其巨大，而體積卻十分微小，它產(chǎn)生的引力場(chǎng)極為強(qiáng)勁，以至于任何物質(zhì)和輻射在進(jìn)入到黑洞的一個(gè)事件視界(臨界點(diǎn))內(nèi)，便再無(wú)法逃脫，甚至目前已知的傳播速度最快的光(電磁波)也逃逸不出。

　　黑洞形成的原因

　　為了了解什么是黑洞，讓我們先從太陽(yáng)這樣的恒星談起。我們知道，太陽(yáng)的直徑為1，392，000公里，它的質(zhì)量為地質(zhì)質(zhì)量的330，000倍。在這樣大的質(zhì)量、從表面到中心的距離這樣長(zhǎng)的情況下，位于太陽(yáng)表面的任何東西所受到的引力大約相當(dāng)于地球表面引力的28倍。

　　任何一顆普通的恒星都會(huì)由于下述兩種因素的相互平衡而保持其通常的大小。其中一個(gè)因素是恒星中心有非常高的溫度，因而會(huì)使恒星的物質(zhì)經(jīng)常處于膨脹的狀態(tài)。另一個(gè)因素就是它本身具有很大的引力，從而會(huì)使恒星的物質(zhì)傾向于收縮而擠壓在一起。

　　但是在恒星生存期的某一階段，其內(nèi)部溫度將會(huì)降低，這樣一來(lái)，引力將會(huì)成為一個(gè)主導(dǎo)的因素，結(jié)果，這顆恒星就會(huì)開始坍縮，在這個(gè)過(guò)程中，恒星內(nèi)部物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)會(huì)遭到破壞。這樣一來(lái)，原子將不復(fù)存在，替代它的將是一個(gè)個(gè)電子、質(zhì)子和中子。這顆恒星將會(huì)坍縮到這樣一種程度，這時(shí)電子的相互排斥力將使該恒星不能夠再進(jìn)一步坍縮。

　　這顆恒星于是就成為一顆“白矮星”。像太陽(yáng)這樣的恒星一旦坍縮成為一顆白矮星，它的全部物質(zhì)將被擠壓成為一個(gè)直徑只有大約16，000公里的球體，它的表面引力將變成地球表面引力的210，000倍(因?yàn)樗馁|(zhì)量雖然沒有變，但是從表面到中心的距離則大大縮短了)。

　　在某些條件下，引力將變得如此之大，甚至能戰(zhàn)勝電子之間的排斥力。結(jié)果，這顆恒星將會(huì)再度坍縮，并迫使其全部電子和質(zhì)子彼此結(jié)合為中子，這樣一來(lái)，這顆恒星將一直收縮到所有的中子都彼此接觸為止。到了這一步，這個(gè)中子結(jié)構(gòu)物又將會(huì)抵制進(jìn)一步的坍縮，這顆星于是成為一顆中子星。這樣的中子星將把太陽(yáng)的全部質(zhì)量壓縮在一個(gè)直徑只有16公里的球體內(nèi)。結(jié)果，它的表面引力將是地球引力的210，000，000，000倍。

　　在某些條件下，引力甚至能進(jìn)一步戰(zhàn)勝中子結(jié)構(gòu)的抗拒。這時(shí)候，再也沒有任何東西能夠抵抗得住它的進(jìn)一步坍縮了。結(jié)果，這顆恒星就會(huì)坍縮到體積等于零，而它的表面引力就會(huì)無(wú)限地增大。

　　根據(jù)相對(duì)論，一顆恒星所發(fā)射出來(lái)的光，當(dāng)它克服該恒星的引力場(chǎng)而向外射出的時(shí)候，將會(huì)失去一定的能量。引力場(chǎng)越大，所失去的能量也越大。這一點(diǎn)已經(jīng)由科學(xué)工作者經(jīng)過(guò)天文觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。

　　由太陽(yáng)這樣的普通恒星發(fā)射出的光，它失去的能量是很有限的。由白矮星發(fā)射出的光會(huì)失去較多的能量;由中子星發(fā)射出的光會(huì)失去比這更多的能量。當(dāng)這顆中子星進(jìn)一步坍縮時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這樣一種情況：從它的表面向外射出的光將會(huì)失去它的全部能量，從而根本不可能逃逸出去。

　　一個(gè)比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場(chǎng)將是如此之強(qiáng)，以致任何靠近它的東西都將被它所捕獲，并且再也不能從它里面逃逸出去。這就如同被捕獲的物體落進(jìn)一個(gè)無(wú)底洞的情況一樣。而且，正如上面所說(shuō)，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個(gè)坍縮了的天體將是黑的。正因?yàn)樗认駛€(gè)無(wú)底洞，而且又是黑的，所以天文學(xué)家就把它叫做“黑洞”。