黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

2020-11-09 F時尚姐

黑洞最早誕生於廣義相對論的預言之中,而現在,這個預言的真實性已經通過一張照片得到了證實。

如此看來,要成為一個黑洞,條件還是蠻苛刻的。

一顆質量足夠的恆星在走完了它不足一億年的生命歷程之後,通過一次華麗的超新星爆發而最終坍縮成為一個擁有無限密度的黑洞。通常認為,黑洞能夠吞噬一切事物,甚至包括速度每秒約30萬公裡的光。而正是由於黑洞這強大的引力,所以它才能夠在一個星系的中心去主導整個星系的運行。雖然迄今為止,我們只有一張黑洞的照片,但是我們知道在宇宙中,黑洞的數量何止千萬。它們有的大一些,有的小一些,而目前已知的最大黑洞,據說質量可以達到太陽的600多億倍以上,這個黑洞就是Ton618。

黑洞雖然能夠吞噬一切,但在黑洞視界外部,被黑洞吸引的物質會因為強大的引力而被撕裂,這一過程中所釋放的能量使得黑洞擁有一個明顯的吸積盤,這也是我們能夠發現黑洞、拍攝黑洞的原因所在。

隨著對黑洞形成原因的不斷認知,科學家認為宇宙間的黑洞並不止恆星黑洞一種。還有另外兩種黑洞,分別是原生黑洞和人造量子黑洞。恆星的爆發和坍縮從本質上來講就是營造了一種極度高溫和高壓的環境,換言之,只要溫度和壓力達到了一定的條件,黑洞就會形成。而除了恆星的爆發和坍縮之外,還有兩種情況可以創造出這種環境。

其一,就是宇宙誕生之初。

在約138億年以前,一個擁有無限密度和質量的奇點因為某種未知的原因而發生了爆炸,從此,時間、空間、所有物質傾瀉而出。宇宙從形成至今,一直在不斷膨脹,而在宇宙最初的形成時期,由於空間相對較小,所以密度和溫度都極高,而有一些物質密度更高的區域則形成了黑洞,這些黑洞並不是由恆星坍縮而成的,而是隨著宇宙的誕生而出現的,科學家們將這種黑洞稱之為原生黑洞。由於恆星要坍縮為黑洞是有質量限制的,所以黑洞並不會太小。但原生黑洞就不同了,它們的大小沒有限量。

其二,就是大型強子對撞機。

強子對撞機是一種高能物理設備,這種設備的主要用途就是發現新粒子和微觀量化粒子。在大型強子對撞機的運行過程中,就會於內部產生一種極度高溫和高壓的環境,而這種環境足以導致黑洞的形成。所以科學家認為人類很可能製造出了很多只有原子大小的微型黑洞,也可以稱之為量子黑洞。但是,我們只能在理論上知道人類可能造出過很多量子黑洞,卻不能真正觀測到它們。因為黑洞表面的量子會湮滅逃逸,而不足一個原子大小的量子黑洞,一瞬間就蒸發殆盡了,所以它的誕生和消失幾乎是同步的。

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