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黑洞是如何形成的?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-03-11 11:07:20

黑洞是如何形成的?

黑洞是超大质量恒星死亡时形成的。要了解黑洞是如何形成的,我们首先需要了解一颗恒星是如何诞生、转变、最终消亡,最终形成黑洞的。

我们知道氢是宇宙中含量最丰富的元素,所以大量的氢和尘埃云随机地散布在星系中。这一切都始于巨大的氢气云,其他气体和尘埃粒子聚集在一起。


恒星星云


黑洞是如何形成的?

当这些气体和尘埃的集合,被称为恒星星云,当它的质量足够大时,它自身的引力会导致它坍缩,它开始向自身坍缩,并开始向中心靠拢,密度和温度开始升高。这个中心是能量来源,因此一颗新的恒星诞生了。


原恒星


这些新形成的恒星被称为原恒星。恒星的核心继续向内收缩,热的中心开始发光,恒星开始发光。当原子在引力作用下越来越近时,它们的距离如此之近以至于氢原子开始相互融合形成氦,这个过程会释放出大量的能量。

黑洞是如何形成的?

在这一点上,这些核聚变反应产生的能量将被中心向内的引力抵消。恒星的大小决定了它的命运。作为一颗恒星,维持这种状态所需的最小质量被称为一个太阳质量,相当于我们太阳的质量。恒星质量越大,其核心的燃料就越多,核聚变产生的能量也就越多。

慢慢地,核心的燃料,也就是氢气,开始消耗殆尽。随着地核变得越来越小,它会变得越来越热,产生更多的能量,这些能量开始变得比向内的引力更强,最终开始向外推开始的外部极限。


红巨星


黑洞是如何形成的?

由于快速膨胀,外壳开始冷却,发出红色的薄雾。在这个阶段,这颗恒星被称为红巨星。当所有的氢原子融合成氦原子时,核心燃料耗尽,聚变反应产生的能量开始越来越少。在这个阶段,引力开始起作用并开始以更大的力挤压地核。这种巨大的压力导致氦原子开始相互聚变,形成更重的元素,如碳、铁、硅,并释放出比氢聚变释放的能量更高的能量。


超新星


黑洞是如何形成的?

当恒星耗尽燃料时,它会留下一个相对稳定的核心,由这些较重的元素组成。由于越来越小的能量将地核向外推,引力赢得了这场战斗,并瞬间粉碎地核,导致外层与地核碰撞,产生超级强烈的爆炸,称为超新星。爆炸是如此强烈,它把恒星的内部喷涌到很远的地方,把在这个过程中形成的大部分元素抛掉。超级热的爆炸形成了我们在宇宙中发现的大多数元素,比如钴,镍,铜。快速扩散的超热物质将形成行星状星云,可以从地球上观察到。猫眼星云、蟹状星云就是其中的一些例子。

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白矮星


超新星爆炸后,恒星的核心留下了相对稳定的重元素,换句话说,它是一个巨大的金属固体,被称为白矮星。在这个阶段,大多数恒星没有足够的质量使它们的引力进一步向内推动,所以它们会燃烧几百万年,然后平静地死去。这不是超级质量开始的情况,如果剩余的核心质量高于太阳质量的1.4倍(被称为钱德拉谢卡极限),核心将再次受到强烈的引力挤压。


中子星


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如果恒星的质量在太阳的1。4到3倍之间,向内的引力会导致所有的电子与质子融合并形成中子。电子和质子的聚变释放出巨大的能量,导致另一次超新星爆炸,最后剩下的就是一个完全由中子组成的核。

奇点

到那时,最初的超大质量恒星,直径数千光年,被缩小成一个密度极高的,只有几千公里大小的中子团。如果白矮星爆炸前的质量大于3倍太阳质量(即原恒星的质量10到80倍太阳质量),重力仍是如此强大,它是致密中子之间的斥力(中子简并压)和核心碾成一单点无限密度形成黑洞!

黑洞是如何形成的?

我们所知道的黑洞并不是那么普遍,因为在上述任何一个阶段,最终的结果可能会根据原始恒星的质量而不同。
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