黑洞的密度有多大?可能比空氣的密度還要低!您GET到了嗎?

2020-12-22 星辰大海路上的種花家

理論上黑洞的密度是無窮大的,因為黑洞只有一個沒有體積的點,而質量至少相當於3.8倍太陽質量,如果是絕對密度的話,那麼它的密度就是∞!但事實上我們一般以黑洞的視界來界限黑洞,而史瓦希黑洞的史瓦希半徑和視界是一致的!因此可以用密度來形容黑洞!

而夸克星則是介於中子星和黑洞之間,理論上存在的一種天體!但從未有實際觀測到過,當然沒有觀測到則並不表示它不存在!它的密度高於中子星,但小於史瓦希半徑內的黑洞,因為天體一旦坍縮到史瓦希半徑以下,那麼它將無可避免的坍縮成黑洞!假如存在夸克星的話,它的密度必定是小於黑洞的!

但隨著黑洞質量的無限增加,它的史瓦希半徑也會跟著增加,而這時將發生一個比較有趣的現象,即黑洞的密度也將減小,比如:

1.太陽質量的黑洞密度:

太陽質量約為2×10^27噸,它的史瓦西半徑R≈2964米,密度ρ≈1.83×10^16噸/立方米

2.20萬倍太陽質量的黑洞密度:

20萬倍太陽質量的黑洞史瓦西半徑R=6×10^8米,密度ρ≈4.6×10^5噸/立方米

此時它已經遠小於中子星的密度

3.假如有一個一克的物質坍縮成黑洞:

那麼其史瓦西半徑R=1.48×10^(-33)千米,密度ρ≈7.335×10^82噸/立方米。

質量越小的黑洞密度越大(按史瓦希黑洞的史瓦希半徑和視界計算),越大的黑洞密度越低,因按視界計算的話,一個超大質量的黑洞的密度並不比空氣密度高多少!

因此從理論上說,恆星型黑洞超新星爆發形成時(小於3.8倍太陽質量的黑洞也僅僅是理論存在,比如宇宙大爆炸時存在的原初黑洞),其密度是大於中子星甚至是傳說中的夸克星的,但隨著質量的增加,它的密度反而漸漸變小,直至達到極低的水平,甚至小於空氣的密度!

那麼您從中有自己的結論了嗎?

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