黑洞,我們都聽說(shuō)過(guò),但很多人對(duì)黑洞的結(jié)構(gòu)并不了解。
黑洞,是宇宙中最詭異的天體,但它本質(zhì)上也是一種天體。每個(gè)黑洞都包含有兩部分:奇點(diǎn)和事件視界。
奇點(diǎn)是體積無(wú)限小,質(zhì)量和密度無(wú)限大的致密小點(diǎn),黑洞的所有質(zhì)量都集中在奇點(diǎn)上,所以嚴(yán)格來(lái)講,所有的黑洞都是一樣大小的,都是無(wú)限小的奇點(diǎn),除了質(zhì)量不同之外沒(méi)有什么區(qū)別。
主要區(qū)別就在于事件視界,何為事件視界?
由于黑洞質(zhì)量非常大,能夠吞噬任何靠近的物體,哪怕是光也不例外。每個(gè)黑洞都存在這么一個(gè)區(qū)域,任何物體一旦越過(guò)該區(qū)域,都會(huì)有去無(wú)回被無(wú)情吞噬,這個(gè)區(qū)域的邊緣就是事件視界。
我們通常所說(shuō)黑洞的大小,指的就是事件視界的大小。
事件視界的大小通常用史瓦西半徑來(lái)衡量,兩者是一致的,事件視界的半徑其實(shí)就是史瓦西半徑。
計(jì)算公式就是:R = 2GM / c2
G為引力常數(shù),非常小。M為黑洞質(zhì)量,R就是史瓦西半徑。
根據(jù)上面公式可以計(jì)算出來(lái),如果把太陽(yáng)壓縮成黑洞,太陽(yáng)的史瓦西半徑大約只有3千米,地球的史瓦西半徑約為9毫米,只有玻璃球的大小。而月亮的史瓦西半徑只有0.1毫米。
那么一個(gè)原子大小的黑洞是什么樣子的呢?質(zhì)量有多大呢?
按照上面的公式很容易計(jì)算出來(lái),這個(gè)原子黑洞的質(zhì)量約為97萬(wàn)億噸,相當(dāng)于珠穆朗瑪峰質(zhì)量的兩倍之多。
有了黑洞的質(zhì)量,很容易算出黑洞產(chǎn)生的引力。假設(shè)這個(gè)黑洞距離你只有10米,引力有多大呢?
根據(jù)萬(wàn)有引力計(jì)算公式F = GMm/r2,最終得出的結(jié)果是6600千克力,如此大的引力,意味著你會(huì)很快被撕裂,最終成為黑洞的一部分。
而如果這個(gè)黑洞掉在地面上,很快就會(huì)把周圍的物質(zhì)吸引過(guò)去,然后墜入到地球核心,接著吞噬掉整個(gè)地球,形成一個(gè)更大的黑洞,但也只有玻璃珠大小。
但是宇宙中真的存在如此微小的黑洞嗎?
宇宙誕生之初確實(shí)存在過(guò),被稱為“太初黑洞”,這與當(dāng)時(shí)的宇宙環(huán)境有很大關(guān)系,當(dāng)時(shí)的宇宙溫度,密度和壓強(qiáng)等都非常大,所以太初黑洞才能夠存在。
而如今宇宙經(jīng)過(guò)138億年的演化之后,早就沒(méi)有微小黑洞存在的環(huán)境了。一個(gè)原子大小黑洞放在宇宙當(dāng)中,瞬間就會(huì)蒸發(fā)掉。
如今宇宙當(dāng)中存在的黑洞,大多數(shù)都是大質(zhì)量恒星死亡后的產(chǎn)物,最小的黑洞質(zhì)量也相當(dāng)于太陽(yáng)質(zhì)量的4倍左右!
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