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理论上黑洞能达到的最大尺寸是多少?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-02-11 09:48:09

一个黑洞的大小(由它的史瓦西半径定义)取决于它的质量,所以一个黑洞的大小完全取决于周围有多少物质进入它的质量。

宇宙中最大的黑洞是生活在星系中心的超大质量黑洞,它们被认为是在星系旁边形成的,而不是一颗恒星死亡后形成的,其质量达到太阳质量的数百万倍。

其中最大的黑洞有时被称为超大质量黑洞,其质量可能是太阳的数百亿倍。已经发现了大约30个符合这种描述的候选天体,它们潜伏在星系中心,周围环绕着巨大而明亮的吸积盘,这些吸积盘是由不断下落的物质组成的:

理论上黑洞能达到的最大尺寸是多少

目前最大的候选行星是618吨,估计质量为660亿太阳质量,相当于史瓦西半径1300个天文单位,其中1个天文单位是地球到太阳的距离。

相比之下,冥王星轨道的远日点(离太阳最远的点)刚好小于50 au,也就是说,你可以把26个太阳系首尾相连排列起来,这将会延伸到这个黑洞的直径。即使是生活在我们银河系中心的超大质量黑洞人马座A*,其直径估计也有0。16个天文单位。

下面是一个大小比较:

理论上黑洞能达到的最大尺寸是多少

在这张电脑生成的图像中,618吨的下半部分被它巨大的吸积盘所掩盖,吸积盘延伸到这张图像的视野之外。按比例显示的是一组小环,标志着太阳系柯伊伯带的外周长,以及海王星、天王星和土星的轨道。

地球的轨道甚至不会是这幅图中一个像素的宽度。为了进一步比较,在下图中,右边的面板可以放入上图中的蓝色环中:

理论上黑洞能达到的最大尺寸是多少

人马座A在左上角的左侧面板中按比例显示。如果我们把它放大,这是太阳按比例放大的样子:

理论上黑洞能达到的最大尺寸是多少

最后,这是太阳和地球的叠加图:

理论上黑洞能达到的最大尺寸是多少

话虽如此,618吨的质量还没有像其他超大质量黑洞H1821+643那样被精确测量,H1821+643的质量是300亿太阳质量,其相应的半径为575天文单位,略小于618吨的估计半径的一半。然而,这是相同的数量级,所以ton618很可能非常接近黑洞质量的上限。

因为这些超大质量黑洞是在它们的母星系旁边形成的,它们的大小取决于星系中物质的数量。黑洞只能通过吸积物质或与另一个黑洞合并而变大。观察到的最大规模的星系的质量分布我们可以看到表明,一旦一个黑洞长到大约1010倍太阳质量,该地区周围的气体产生辐射,它驱动一个向外星系核材料的流动,切断自己的天然气供应。

一旦吸积停止,黑洞获得质量的唯一途径是,通过与其他星系合并,星系核获得更多的物质。星系合并可能会把这个上限提高到接近太阳质量的1011倍。

自618年吨仍然是光明亮,这意味着它仍然有它的吸积盘,这意味着它在质量仍在增长,但有可能向尾端,作为它的吸积盘与140万亿个太阳的亮度发光,这是一个真正荒谬的辐射。这个黑洞的吸积可能会在未来1亿年内停止,届时它将失去吸积盘,从光学上不再可见,除了来自离得太近的恒星或云团的短暂辐射爆发。

这表明,我们实际上不太可能看到宇宙中质量最大的黑洞,它们的质量可能在1000亿个太阳的质量范围内。
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