黑洞(Blackhole)是根據(jù)現(xiàn)代的廣義相對論所預(yù)言的,在宇宙空間中存在的一種質(zhì)量相當(dāng)大的天體。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)生引力坍縮而形成。黑洞的質(zhì)量是如此之大,它產(chǎn)生的引力場是如此之強(qiáng),以致于任何物質(zhì)和輻射都無法逃逸,就連光也逃逸不出來。由于類似熱力學(xué)上完全不反射光線的黑體,故名為黑洞。在黑洞的周圍,是一個無法偵測的事件視界,標(biāo)志著無法返回的臨界點。
黑洞的形成:當(dāng)大質(zhì)量天體演化末期,其坍縮核心的質(zhì)量超過太陽質(zhì)量的3。2倍時,由于沒有能夠?qū)挂Φ某饬?,核心坍塌將無限進(jìn)行下去,從而形成黑洞。(核心小于1。4個太陽質(zhì)量的,會變成白矮星;介于兩者之間的,形成中子星)。在絕大部分星系的中心,包括銀河系,都存在超大質(zhì)量黑洞,它們的質(zhì)量從數(shù)百萬個直到數(shù)百億個太陽。
愛因斯坦的廣義相對論預(yù)測有黑洞解。其中最簡單的球?qū)ΨQ解為史瓦西度規(guī)。這是由卡爾·史瓦西于1915年發(fā)現(xiàn)的愛因斯坦方程的解。
根據(jù)史瓦西解,如果一個引力天體的半徑小于一個特定值,天體將會發(fā)生坍塌,這個半徑就叫做史瓦西半徑。在這個半徑以下的天體,其中的時空嚴(yán)重彎曲,從而使其發(fā)射的所有射線,無論是來自什么方向的,都將被吸引入這個天體的中心。因為相對論指出在任何慣性座標(biāo)中,物質(zhì)的速率都不可能超越真空中的光速,在史瓦西半徑以下的天體的任何物質(zhì),都將塌陷于中心部分。一個有理論上無限密度組成的點組成引力奇點(gravitationalsingularity)。由于在史瓦西半徑內(nèi)連光線都不能逃出黑洞,所以一個典型的黑洞確實是絕對“黑”的。
史瓦西半徑由下面式子給出:G是萬有引力常數(shù),M是天體的質(zhì)量,c是光速。對于一個與地球質(zhì)量相等的天體,其史瓦西半徑僅有9毫米。
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