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黑洞是如何形成的?

黑洞是如何形成的?

当超大质量恒星死亡时会形成黑洞。要了解黑洞是如何形成的黑洞的形成,我们首先需要了解一颗恒星是如何诞生、转化、最终死亡,最终形成黑洞的。

我们知道氢是宇宙中最丰富的元素,因此大量的氢和尘埃云随机散布在星系中。这一切都始于一团巨大的氢气云,其他气体和尘埃颗粒聚集在一起。

星云

黑洞是如何形成的?

黑洞的形成

当这些被称为恒星星云的气体和尘埃集合体足够大时,它自身的引力会导致它坍缩,并开始向自身坍缩,并开始向中心移动,其密度和温度开始上升。这个中心是能量的源泉,因此诞生了一颗新星。

原星

这些新形成的恒星被称为原恒星。恒星的核心继续向内收缩,炽热的中心开始发光,恒星开始发光。随着原子在重力作用下越来越近,它们之间的距离如此之近,以至于氢原子开始相互融合形成氦,这一过程会释放大量能量。

黑洞是如何形成的?

黑洞的形成

此时,来自这些聚变反应的能量将被中心向内的引力抵消。恒星的大小决定了它的命运。作为一颗恒星,维持这种状态所需的最小质量称为太阳质量,相当于我们太阳的质量。恒星的质量越大,其核心的燃料就越多,核聚变产生的能量也就越多。

慢慢地,核心燃料氢开始耗尽。随着核心变得越来越小,它变得越来越热,产生更多的能量,开始变得比向内的引力更强,最终开始推动外部极限。

红巨星

黑洞是如何形成的?

黑洞的形成

由于快速膨胀,外壳开始冷却,散发出红色的烟雾。在这个阶段,这颗恒星被称为红巨星。当所有的氢原子融合成氦原子时,核心燃料耗尽,聚变反应开始产生越来越少的能量。在这个阶段,重力开始作用并开始以更大的力量挤压地球的核心。这种巨大的压力导致氦原子开始相互融合,形成碳、铁和硅等更重的元素,并释放出比氢聚变更高的能量。

超新星

黑洞是如何形成的?

当一颗恒星耗尽燃料时,它会留下一个由这些较重元素组成的相对稳定的核心。重力赢得了这场战斗,因为越来越少的能量将核心向外推,瞬间粉碎核心,导致外层与核心发生超强爆炸,称为超新星。爆炸的威力如此之大,以至于它把恒星的内部喷得很远,把在这个过程中形成的大部分元素都扔掉了。超热爆炸形成了我们在宇宙中发现的大部分元素,例如钴、镍、铜。快速扩散的超热物质将形成行星状星云,可以从地球上观察到。猫眼星云和蟹状星云就是一些例子。

黑洞的形成

白矮星

超新星爆炸后,恒星的核心留下了相对稳定的重元素。换句话说,它是一种被称为白矮星的巨大金属固体。在这个阶段,大多数恒星没有足够的质量将它们的引力进一步向内推,所以它们会燃烧几百万年,然后平静地死去。这不是超质量开始的情况,如果剩余的核心质量高于1.太阳质量的4倍(称为钱德拉谢卡尔极限),核心将再次被强大的引力挤压.

中子星

黑洞是如何形成的?

黑洞的形成

如果恒星的质量在太阳质量的 1.4 到 3 倍之间,向内的引力会导致所有电子与质子融合形成中子。电子和质子的聚变释放出巨大的能量,引发了另一场超新星爆炸,最后剩下的是一个完全由中子组成的原子核。

奇点

到那时,直径数千光年的原始超大质量恒星已经缩小成一个只有几千公里大小的极其密集的中子星团。如果爆炸前白矮星的质量是太阳质量的3倍以上(即原恒星质量的10到80倍),引力还是那么强,是致密中子(中子)之间的斥力退化压力)和核心破碎无限密度的单点形成黑洞!

黑洞是如何形成的?

我们所知道的黑洞并不常见,因为在上述任何阶段黑洞的形成,最终结果都可能因原始恒星的质量而异。