黑洞是什么?黑洞的详细资料

甚么是黑洞

黑洞是一个时空的黑暗区，由一些质量颇大的星体经重力塌缩后所剩馀的东西，是一个重力极大的天体。视界内任何物质都不能从里面跑来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。因为无法从可见光这途径看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物质所释放的辐射来确定它们的存在。

黑洞的形成

当一颗质量相当大的星体的核能耗尽后（巨大的恒星：质量是太阳质量的八倍以上）死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸，没有辐射压力去抵抗重力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为中子星。若其中子星的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子简并气体压力也不能平衡重力，星体将塌缩至它的重力半径范围之内。这时，引力之大足以使一切粒子，都被引回星体本身，不能逃脱。

黑洞的界限

当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个非常细小的质点，称为奇点。黑洞的表面层称为事件穹界。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去，它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论，光速是速度的极限。重力庞大得连光线也逃不出去，这个连光线也逃不出去的面，称为事相面。光线和任何物质都只能从事相面外部进入其内部，而无法从里边逸出。这个事相面的里边就是黑洞。

探索的黑洞

黑洞不发光，所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论，当周围的物质被吸引时，就会透露出黑洞的存在。如果一对双星中的伴星是黑洞，那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。当吸积环的物质被吸入黑洞时，因摩擦而引起高温，而放出X光线。于是我们就能将重点放于X射线密近双星上。

黑洞是一个大质量恒星死去后的残骸，是一个重力极大的天体。

黑洞内任何物质都不能从里面跑出来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。

黑洞之始篇——黑洞的形成

当一颗质量相当大的星体的核能耗尽死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞，而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸。

当恒星核的燃料耗尽，核反应停止，没有任何力足以去抵抗引力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为白矮星，这是其中一种致密态，这种是以泡利不相容原理，电子（费米子的一种）便产生出一种巨大的内部量子压力，阻止了粒子继续压缩；

根据推算，白矮星不能支持大于太阳1.4倍（原恒星质量为太阳质量的十倍）的质量，如果大于这临界值，泡利不相容原理所产生的排斥力已不能再抵抗引力，恒星便可以违背泡利不相容原理继续压缩下去，形成中子星——以中子之间的电磁力来阻止收缩；

但若超新星爆炸后残骸的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子之间的电磁压力也不能平衡重力，星体将塌缩至它的重力半径范围之内。

这时，引力之大足以使一切粒子，都被引回星体本身，化为体积为零的点——奇点，再也不能逃脱。

有些黑洞是在宇宙形成时亦跟著形成的，这些黑洞称为原初黑洞，这些黑洞的质量可以很低，在黑洞之消逝篇会向大家解释。

黑洞之结构篇——黑洞的边界和内部空间

当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个体积为零的质点，称为奇点。

黑洞的表面层称为事件穹界（视界），而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦西半径。

任何物质要从黑洞的史瓦西半径跑到外面去，它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论，光速是速度的极限。

重力庞大得连光线也逃不出去，光线和任何物质都只能从视界外部进入其内部，而无法从里边逸出。

这个视界的里边就是黑洞，所以视界便是黑洞大小的边界象徵。

黑洞之种类篇——黑洞无毛？

目前公认的理论认为，黑洞只有三个物理量有意义：质量、电荷、角动量（转速）。

也就是说：对于一个黑洞，一旦这三个物理量确定下来了，这个黑洞的特性也就确定了，这称为黑洞的无毛定理。

由于黑洞一定有质量，所以可造成不同类形黑洞的因素只有电荷和角动量，黑洞因而可以只分为四类：

没有旋转和没有电荷的黑洞：史瓦西黑洞，这是一种理想化的黑洞，实际上应该没甚么可能会出现；

有旋转但没有电荷的黑洞：克尔黑洞，这种黑洞应该最为普遍，因为星体的收缩会加速旋转，而大部分星体都会自转，所以会自转的黑洞也应该也很多；

没有旋转但有电荷的黑洞：带电黑洞，虽然黑洞保留部分原恒星电荷，但由于黑洞可以在很短的时间里捕获足够另一电荷的粒子而成为电中性，所以一个这种黑洞的电量亦小至可以完全忽略其天体物理效应；

有旋转和电荷的黑洞：克尔－纽曼黑洞，由于电荷的影响极微，所以它亦可看作克尔黑洞来处理。

黑洞之消逝篇——黑洞会蒸发

因为宇宙的扩张，温度便会下降，根据热力学，温度较高的物体的能量会流向温度较低的物体。

由于黑洞也有温度，根据量子力学的测不准原理，黑洞的质量会慢慢地以霍金辐射的形式离开黑洞，黑洞便会缩小和减少质量，所以当黑洞中的所有物质都离开了黑洞后，黑洞便会消失。

以现今的宇宙整体温度来说，只有质量小于月球的黑洞才能散失能量，而其他黑洞都是在吸收宇宙的能量而增大自己的尺度。

黑洞之死亡篇——黑洞的消失

黑洞蒸发到后期会加速进行，以至于在一次像是猛烈的放射后消失殆尽。 黑洞的其中一个性质是温度和质量成反比。

当黑洞的质量去到小行星那么低时，温度便有6000度，并放出可见光； 当黑洞的质量去到十亿吨（大约为一座山的质量）时，大小只有一个质子般，温度便高于10^12度，这时的辐射便是由伽玛射线光子和大质量基本粒子混合组成；

当黑洞的质量去到很低时，黑洞便会以剧烈的爆发来了结自己的生命，而它在最后0.1秒里释放的能量相当于一百万颗百万吨级氢弹。

如果你接近黑洞的中心，黑洞的引力效应——「潮汐力」，会把任何物体撕碎，这过程称为意大利粉化。

会通去边?

正常来说是不能通到其他地方的，只会坠入黑洞奇点，成为黑洞的一部分。

但亦有人认为坠入黑洞后会穿过虫洞（又称灰道）并由称为「白洞」的地方出来。

简单的来说，白洞可以说是时间呈现反转的黑洞。

进入黑洞的物质，最后应会从白洞出来，出现在另外一个宇宙。

由于具有和「黑」洞完全相反的性质，所以叫做「白」洞。

目前天文学家已经实际找到黑洞，但白洞并未真正发现，还只是个理论上的名词。

所以白洞的存在性还有待商确……

黑洞可以带电，只是能够带上的电有一个自然的上限。

因为4大自然力之中，电磁力比引力强很多，只要黑洞带上某种特定的电荷，很快就不能再吸引带同种电荷的粒子，而会从周围空间吸引异种电荷来中和。

所以黑洞能够自然带上的电荷是很小的，对于黑洞的整体不会有太大影响。

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