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黑洞有没有可能是一个由某种奇异物质组成的固体球体?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-06-06 10:33:08

不。如果有的话,黑洞是与任何固体相对立的。请记住,黑洞首先是一个数学问题:爱因斯坦广义相对论的有效解。最初它是用来解球对称静态引力场的;也就是说,距离物体一定距离的任何致密物体(恒星、行星等)的引力场。

但一旦找到了这个解,很明显,数学变得越来越奇怪,接近我们现在所说的视界。在这个视界,静态物质不再可能。也就是说,如果一个物体在自身引力的作用下坍缩到这么小的体积,坍缩就会变得不可阻挡:停止(就像远处的观察者看到的那样)相当于在那个位置以比真空光速更快的速度移动。换句话说,一旦物质坍缩到这一点,进一步坍缩是不可避免的。

黑洞

1939年,奥本海默(Oppenheimer)和斯奈德(Snyder)在一篇著名的论文中首次(或多或少)了解了这一点,但又过了几十年,我们才对其有了更全面的了解。最终我们明白,某些非常大的恒星,一旦耗尽了它们的核燃料,就会在自身引力下坍缩,甚至核力产生的排斥力都不足以抵抗这种引力。这些恒星的核心坍缩成黑洞。

然而,有趣的是,黑洞也代表着极端相对论。也就是说,在一个外部观察者看来,尽管崩溃永远不会结束,但它似乎会大幅放缓。以至于在这个外部观察者看来,坍缩的物质实际上从未到达过视界!但这并不是因为任何东西都是固体;更确切地说,这是引力时间膨胀的一个极端情况。

无论如何,如果电视节目告诉你黑洞是某种物质或以任何方式是固体,赶紧跑吧。那部电视剧充其量只是一些廉价的科幻小说,与实际的物理原理没有什么关系。

奇异物质的固体球体描述了恒星内核在生命结束时的低质量末端状态。低于1.44倍太阳质量的恒星进化的核心,作为核燃烧尾气燃料形成一个非常密集的白矮星,所有的原子都在另一个之上,主要是碳、氧、氦,或者霓虹灯和镁和退化的电子。量子统计阻止电子以相同的动量占据相同的位置,这导致压力支持,以防止进一步的引力坍缩。这种高密度物质的状态意味着白矮星只有地球大小。

在这个质量之上直到内核的3倍太阳质量之下原子核分离电子被迫变成质子形成密度非常大的恒星,大部分是中子还有一些质子和电子。这些中子星受到量子中子简并压的支撑,甚至更加致密,只有一个小城市那么大。如果这是你在电视节目中看到的,那就没有什么妄想了,但它描述的不是黑洞而是白矮星和中子星的替代品。物理学很好理解,有实验支持。

两颗中子星合并形成黑洞是可能的。如果恒星核心的质量超过3个太阳质量,或者稍小一些,就会形成一个黑洞如果在中心有任何物质,它是一种非常奇特和未知的类型,我们无法在实验室中探索。
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