黑洞是怎樣形成的

黑洞不再是個單純的理論上的推斷, 作為一種真實存在的可信度越來越高．科學家們在著手于星空中尋找黑洞的同時, 開始了對黑洞的形成機理的研究．

　　自古以來, 天文學家們就致力于星體的一生的研究．恒星最初是由作為星際物質(zhì)浮游于宇宙中的塵埃聚集而成的．太陽就是一個典型, 它的內(nèi)部發(fā)生著由氫原子核結(jié)合成氦原子核的聚變, 那里的溫度高達數(shù)千萬度, 但是太陽的表面溫度卻只有六千度左右, 這樣的狀態(tài)最穩(wěn)定, 恒星在該狀態(tài)下能夠維持數(shù)十億年．

　　最終核聚變將從中心部向外擴展, 恒星開始膨脹, 成為很明亮但溫度卻不那么高的狀態(tài), 這就是紅巨星．

　　在這個變化過程中, 巨星內(nèi)部的氦開始凝縮, 凝縮產(chǎn)生的能量又使溫度再次升高, 當蓄積的能量超過極限時, 就會發(fā)生大的爆炸, 在發(fā)出光的同時恒星縮小, 這就是新星．從字義上看新星似乎是新的星, 其實不然, 它來自略帶陳舊感的紅巨星, 是老齡之星．最終, 星體中心部的氦原子核進一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質(zhì)．

　　新星在引力作用下進一步塌縮, 成為中心處具有相當高溫度的白矮星．在經(jīng)典理論中, 白矮星就是恒星一生的終結(jié), 隨著核物理學的發(fā)展, 科學家們發(fā)現(xiàn)還能進一步形成中子星．

　　具有一定質(zhì)量的恒星將成為密度很高的白矮星, 之后星體由于自重進一步塌縮, 使得原子全部被壓碎, 核外電子與原子核里的質(zhì)子相結(jié)合變成了中子, 整個星體成為只有中子的原子核的集合……可以說此時星體本身就是一個巨大的原子核．

　　中子星的密度大約是每立方厘米1012 克．一塊方糖大小的物質(zhì)重達一百萬噸, 相當于好幾艘當今世界上超級油輪的運力．如果中子星再進一步塌縮, 其密度再增大一千倍、一萬倍……時, 就將成為黑洞．

　　但是, 最近的研究成果表明, 恒星的一生并不一定都按照上述的過程進行．質(zhì)量小于太陽的8 倍的恒星, 其能量在宇宙中散失后, 成為白矮星然后冷卻下去．質(zhì)量在太陽的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恒星, 即使是在新星爆發(fā)后, 仍然具有很大的能量, 它將經(jīng)過長期的演化最終成為中子星, 但是還不具備更強的塌縮能力．

黑洞不再是個單純的理論上的推斷, 作為一種真實存在的可信度越來越高．科學家們在著手于星空中尋找黑洞的同時, 開始了對黑洞的形成機理的研究．

　　自古以來, 天文學家們就致力于星體的一生的研究．恒星最初是由作為星際物質(zhì)浮游于宇宙中的塵埃聚集而成的．太陽就是一個典型, 它的內(nèi)部發(fā)生著由氫原子核結(jié)合成氦原子核的聚變, 那里的溫度高達數(shù)千萬度, 但是太陽的表面溫度卻只有六千度左右, 這樣的狀態(tài)最穩(wěn)定, 恒星在該狀態(tài)下能夠維持數(shù)十億年．

　　最終核聚變將從中心部向外擴展, 恒星開始膨脹, 成為很明亮但溫度卻不那么高的狀態(tài), 這就是紅巨星．

　　在這個變化過程中, 巨星內(nèi)部的氦開始凝縮, 凝縮產(chǎn)生的能量又使溫度再次升高, 當蓄積的能量超過極限時, 就會發(fā)生大的爆炸, 在發(fā)出光的同時恒星縮小, 這就是新星．從字義上看新星似乎是新的星, 其實不然, 它來自略帶陳舊感的紅巨星, 是老齡之星．最終, 星體中心部的氦原子核進一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質(zhì)．

　　新星在引力作用下進一步塌縮, 成為中心處具有相當高溫度的白矮星．在經(jīng)典理論中, 白矮星就是恒星一生的終結(jié), 隨著核物理學的發(fā)展, 科學家們發(fā)現(xiàn)還能進一步形成中子星．

　　具有一定質(zhì)量的恒星將成為密度很高的白矮星, 之后星體由于自重進一步塌縮, 使得原子全部被壓碎, 核外電子與原子核里的質(zhì)子相結(jié)合變成了中子, 整個星體成為只有中子的原子核的集合……可以說此時星體本身就是一個巨大的原子核．

　　中子星的密度大約是每立方厘米1012 克．一塊方糖大小的物質(zhì)重達一百萬噸, 相當于好幾艘當今世界上超級油輪的運力．如果中子星再進一步塌縮, 其密度再增大一千倍、一萬倍……時, 就將成為黑洞．

　　但是, 最近的研究成果表明, 恒星的一生并不一定都按照上述的過程進行．質(zhì)量小于太陽的8 倍的恒星, 其能量在宇宙中散失后, 成為白矮星然后冷卻下去．質(zhì)量在太陽的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恒星, 即使是在新星爆發(fā)后, 仍然具有很大的能量, 它將經(jīng)過長期的演化最終成為中子星, 但是還不具備更強的塌縮能力．

　　研究表明, 中子星的半徑多在10 公里左右．大于該范圍的星最后將變成黑洞, 成為吸收一切物質(zhì)的宇宙之洞．但是, 對于上述根據(jù)天體初期的質(zhì)量去預(yù)測它的晚期的方法, 存在著不同的觀點 (很多人認為初始質(zhì)量為太陽的2—3 倍的恒星也有可能變成黑洞) , 因此我們還不能斷言哪一種方法是絕對可以信賴的．宇宙學的研究之難, 由此可以略見一斑．