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)入到黑洞的一個事件視界(臨界點(diǎn))內(nèi)，便再無法逃脫，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，讓我們先從太陽這樣的恒星談起。我們知道，太陽的直徑為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的情況下，位于太陽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。其中一個因素是恒星中心有非常高的溫度，因而會使恒星的物質(zhì)經(jīng)常處于膨脹的狀態(tài)。另一個因素就是它本身具有很大的引力，從而會使恒星的物質(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)部溫度將會降低，這樣一來，引力將會成為一個主導(dǎo)的因素，結(jié)果，這顆恒星就會開始坍縮，在這個過程中，恒星內(nèi)部物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)會遭到破壞。這樣一來，原子將不復(fù)存在，替代它的將是一個個電子、質(zhì)子和中子。這顆恒星將會坍縮到這樣一種程度，這時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，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，這個中子結(jié)構(gòu)物又將會抵制進(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的全部質(zhì)量壓縮在一個直徑只有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，這顆恒星就會坍縮到體積等于零，而它的表面引力就會無限地增大。

　　根據(jù)相對論，一顆恒星所發(fā)射出來的光，當(dāng)它克服該恒星的引力場而向外射出的時候，將會失去一定的能量。引力場越大，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)過天文觀測和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。

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

　　一個比中子星坍縮得更厲害的天體，它的引力場將是如此之強(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)一個無底洞的情況一樣。而且，正如上面所說，甚至連光也不能逃逸出去，因此，這個坍縮了的天體將是黑的。正因?yàn)樗认駛€無底洞，而且又是黑的，所以天文學(xué)家就把它叫做“黑洞”。