地球變成黑洞半徑只有9毫米,宇宙變成黑洞有多大?你可能想錯了

2020-12-06 騰訊網

在所有的宇宙天體種類中,黑洞可以說是最難理解又最為神秘的天體,它的引力場強到連秒速30萬公裡的光都無法逃脫,任何物質只要來到它的視界邊緣,必然會被吸入到它那無盡的深淵中。

黑洞的視界邊緣也被認為是黑洞的體積外表,也就是被黑洞物理上的表面,但是這個表面並不是有固態物質可以衡量的,而且是看不見的,它只是關於黑洞體積的一種定義,即光線無法逃逸出黑洞引力場的地方,在這個邊緣的外面,物質因為有光可以發出,所以還是可見的,但是在這個邊緣的內部,光等物質永遠無法逃脫出來,所以一切都是不可見的,黑洞的內部是看不到的。

那麼黑洞裡面到底有什麼呢?沒有人真正知道,一般的科學理論認為黑洞中間會有一個奇點,這個起點是體積無限小密度無限大(不是質量無限大),我們所知曉的物理定律在它這裡都將失效。

不過黑洞就是再奇葩,它也只是宇宙中的一種天體,它也是有自身質量的,而黑洞的質量又決定了它自身體積(視界體積)的大小,有一個叫做「史瓦西半徑公式」的物理公式,就是專門來計算黑洞的體積(視界體積)大小的,其公式如下:

在上面的公式中,v指天體的逃逸速度,G為萬有引力常數,M為天體質量,R為天體質心與被吸引物體質心的距離,物體的速度如果小於一個天體的逃逸速度,那麼它就不能擺脫其引力束縛,也就會被該天體吸引,從而無法脫離軌道逃逸到星際空間。於是從中就能得出天體的史瓦西半徑,即為逃逸速度等於光速時候所得出的R的值,以黑洞來說,它的史瓦西半徑等於萬有引力常數乘以其質量乘以二再除以光速的平方,所計算出來的史瓦西半徑,指的就是從黑洞中心向外的史瓦西半徑長度的距離上,正是光線無法逃脫出黑洞引力場的位置。

若用這個公式來計算不同天體變成黑洞的體積,就會發現質量越小的天體其史瓦西半徑(此處也可以理解為黑洞的視界體積)越小,質量越大的天體其史瓦西半徑越大,而且不成比例,比如果將地球這樣質量的物質變成黑洞的話,那麼它的史瓦西半徑只有0.9釐米,而如果將太陽這樣質量的天體變成黑洞的話,它的史瓦西半徑將達到三公裡那麼大,但是太陽的質量只有地球的33萬倍,體積只有地球的130萬倍,然而半徑三公裡的球體放下幾十上百萬個半徑9毫米的小球是遠遠不止的,放下幾十百億個都不成問題,而如果將整個宇宙的物質化作一個黑洞的話,這個黑洞會有多大呢?你可能會覺得,黑洞這種大密度天體會將宇宙的體積縮小不少,然而如果這麼想就錯了,其實這個黑洞的視界體積比我們的宇宙還大,有人計算發現其直徑在1000億光年以上,,因此也有人懷疑我們是不是處在一個巨型黑洞之中。

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  • 如果地球變成黑洞,一立方釐米物質將達4萬億億噸,那麼整個宇宙變成...
    宇宙中的黑洞是一個奇葩的存在,但是黑洞也是一種天體,和恆星行星一樣有它的質量,那麼黑洞中物質的密度有多大呢?這其實是一個很不好回答的問題,不好回答並不是說它不好計算,而是說它並沒有一個統一的標準,因為黑洞中物質的密度計算結果會有大有小,差別極大。
  • 如果你想把你的貓變成黑洞,那麼你有兩個選擇!
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  • 把地球壓縮到多大,才能變成一個黑洞?
    地球變成黑洞後,史瓦西半徑為8.85毫米,也就是一個普通湯圓的大小,壽命為10^48年,表面溫度為0.02K。史瓦西黑洞的性質,由黑洞的質量決定,該黑洞對應一個史瓦西半徑:描述當任何物體的實際半徑,小於對應的史瓦西半徑時,都會塌縮成黑洞;黑洞中心有一個奇點,黑洞質量集中在這個奇點上,廣義相對論描述奇點密度無窮大,半徑無限小。
  • 假如地球變成黑洞,它的直徑有多大?
    今天上午,上海科技館報告廳座無虛席,許多家長帶著孩子來聆聽上海科普大講壇,中科院上海天文臺臺長沈志強研究員、左文文副研究員圍繞「人類第一次用望遠鏡拍到黑洞照片」這一熱點新聞,為公眾講解了黑洞的性質以及甚長基線幹涉測量(VLBI)技術觀測黑洞的科學原理。「有夢想,有機會,有奮鬥,一切美好的東西都能創造出來。」
  • 1毫米大小黑洞來到地球毀滅過程會是怎樣的?
    黑洞是宇宙中最極端的天體,也是處於天體食物鏈頂端的天體,在宇宙中黑洞一切通吃,光吃不拉,就像民間傳說的貔貅。1毫米大小的黑洞,一般是指其史瓦西半徑半徑1毫米。現在宇宙中生成的黑洞都是大質量恆星演化末期的屍骸。但理論認為,在宇宙大爆炸初期有一些原初黑洞。這些黑洞可能很小,有可能存在史瓦西半徑1毫米甚至更小的黑洞。但迄今為止,這種黑洞在宇宙中並沒有找到。雖然如此,並沒有排除其存在的可能性。
  • ...有多大?和你想的不一樣!把地球、太陽和宇宙壓成黑洞分別會怎麼樣
    由於黑洞本身的大小不同,它裡面的物質(其實更應該稱為能量)密度並不是一樣的,並且這個也是可以計算出來的。你相信越小的黑洞密度越大,越大的黑洞密度越小嗎?關於黑洞的質量和體積的計算,有一個公式叫史瓦西半徑公式,就是專門用來計算黑洞的體積的,其計算公式為 R=2GM/C的平方。
  • 黑洞中的物質密度有多大?和你想的不一樣!把地球、太陽和宇宙壓成...
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  • 可觀測的最小黑洞有多大?最大的黑洞有多大?黑洞大小怎麼算的?
    黑洞是宇宙中最有趣和最神秘的天體之一。可是,從數學方面上來說,任何一個有質量的物體都可以成為一個黑洞!意思就是你,我,任何看這篇文章的小夥伴,和其它的任何東西都能變成一個黑洞。只要你將它壓縮至一個足夠小的空間,這個空間的大小叫做「史瓦西半徑」。
  • 黑洞是宇宙中密度最大的天體嗎?科學家:黑洞的密度可能很小!
    黑洞紅矮星、白矮星、中子星和黑洞一般而言,小型黑洞是由恆星在燃燒完能量之後坍縮形成的;大型黑洞則很可能在宇宙形成初期就已經存在了。我們以太陽為例,來簡單了解一下恆星的晚年。小於0.4個太陽質量的恆星,因為需要較少的能量來對抗恆星本身的引力,耗盡核心的氫之後,並不會產生變化,只會變成紅矮星,然後慢慢地暗淡下去。質量在0.4-3.4個太陽質量的恆星,當核心的氫耗盡之後,沒有足夠的能量來抵抗本身的引力,內核就會在引力的作用下會向內坍縮。然後變成白矮星。當恆星的質量超過3.4倍的太陽質量之後,就有可能在坍縮過程中形成高密度的白矮星。
  • 一個原子大小的黑洞掉到地球上會發生什麼?
    (M87*黑洞的合成「照片」)黑洞的質量有這麼大,那麼它的體積到底是多少呢?科學家們說,黑洞不管質量有多大,它中央質點的體積都接近無窮小、密度趨向無窮大。而黑洞地平線的半徑則與它質量的大小相關,也就是說,黑洞的質量越大,我們看到的那個黑色的「球」就越大。
  • 怎麼算恆星型黑洞的史瓦西半徑,我們的地球會被黑洞吞噬嗎?
    但事實上,黑洞也因為不同的屬性特徵而被劃分為不同的類型,比如,當恆星進化到終點時所形成的恆星型黑洞。當一顆高達太陽質量數十倍的恆星,在耗盡內部的所有能源之後,便會在之後的坍塌過程中形成一個恆星型黑洞。那麼,這些無法直接觀測到的恆星型黑洞,科學家們是通過怎樣的方式找到的?其史瓦西半徑又是如何通過逃逸速度計算得出,我們的地球有可能被黑洞吞噬嗎?
  • 如果有一個一立方釐米的黑洞靠近地球,會發生什麼?
    這裡說1立方釐米只能理解為黑洞的史瓦西半徑球形體積,根據球體積公式V=4/3πr^3計算,1cm^3體積的黑洞,史瓦西半徑約為0.62cm,我們地球的史瓦西半徑約9毫米,因此這個黑洞比地球質量要小。那麼這樣一個黑洞質量有多大呢?這就要根據史瓦西半徑公式來計算了。史瓦西半徑計算公式為:R=2GM/c^2。這裡R為史瓦西半徑值,G為引力常量,M為天體質量,c為光速。