黑洞能無限變大下去嗎?如果不能,它最大能變得多大?

2020-12-05 寰宇科學新觀察

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早在2019年,天文學家們公布了距離地球5500萬光年的M87*黑洞的照片,這是人類歷史上拍到的第一張黑洞照片,使我們終於能目睹黑洞的「廬山真面目」,而且也從事實上證明了黑洞的存在。

根據愛因斯坦的廣義相對論,當一顆垂死的恆星崩潰後,它將整體向中心塌縮,變成一個接近於無限小的極點,相對質量非常大,任何進入它的事件視界範圍內的物質都會被它吞噬,包括光線。根據,萬有引力定律,黑洞吞噬的物質越來越多,它的質量就會變得越來越大,它的引力也會變得越來越大。那麼問題來了,黑洞會這樣無限增長下去嗎?答案是:不會,黑洞的增長也會有個極限

幾乎每個大星系的中心都有一個超大質量的黑洞。例如,我們的銀河系中心就有一個超大質量的黑洞,它的質量大約是太陽的四百萬倍。儘管我們銀河系中心的黑洞的質量已經能夠用「超大」來形容了,但是在其他地方還有質量比它大一千倍的黑洞。

那麼,黑洞能有多大?

你可能已經聽說過,黑洞並不是一個洞,而是一個會吞噬所有東西的點。但是黑洞在吞噬物質的時候,並不是像吸塵器一樣沿著直線把東西吸走的——大多數朝黑洞墜落的恆星和碎片,是沿著一個慢慢縮小的盤旋軌道進入黑洞的。在這一過程中,物質之間會碰撞,進行能量交換,很大一部分物質會在碰撞的過程中被拋到黑洞事件視界之外的地方,而脫離黑洞的引力。

因此黑洞的生長很緩慢。儘管如此,當它們吞噬恆星、氣體和塵埃時,它似乎可以永遠狼吞虎咽。但實際上是有限度的。

當我們談論黑洞時,我們經常會提到事件視界——一個黑洞的引力範圍,一旦進入這個範圍,連光都無法逃脫。但還有一個更重要的概念常常被人忽略,一個穩定的圓形軌道,即ISCO。

在這個軌道上,以光速飛行的物體,可以永遠穩定地繞這個軌道運動而不會墜入黑洞。而如果這些物體發生了碰撞,還有可能被拋出這個軌道之外,而脫離黑洞的引力。

當一個黑洞吞噬的物質越來越多,質量越來越大,它的引力就越來越大。那個穩定的圓形軌道不再穩定,但是往外總會有一個剛好讓以光速移動的物體不墜入黑洞的軌道——也就是說ISCO軌道半徑變大了。隨著ISCO的膨脹,黑洞可以接觸到更多的物質,並可以繼續進食。這使得ISCO膨脹得更大,這就給了黑洞更多的食物。等等。

在距離黑洞的事件視界之外距離足夠遠的地方,物質對自身的引力比黑洞的引力更大,這些物質將不會被黑洞吸引。所以,一旦黑洞達到一定質量,這個足夠遠的範圍內的東西都被它吸走了,黑洞沒有任何東西可以吞噬了,ISCO也不會再膨脹了,所以它將不會再長大。

實際上科學家們已經計算出了黑洞需要達到多少質量才會停止增長。在2015年發表的一篇論文指出,黑洞理論上可以增長到500億到2700億太陽質量。一旦黑洞達到這個極限,不管它的質量是多少,它都無法再增長了,只有當有東西直接落入黑洞時,它才能繼續增長。

但這還不是故事的結尾。因為有時會有兩個或更多黑洞碰撞並合併成一個新的黑洞,它們會變得更大。但儘管如此巨大,像這樣的新黑洞也不能繼續吞噬物質,因為在一般情況下,在它們互相結合前,周圍的一切都被它們吞噬完了。

所以,你不用擔心我們的宇宙會最終被一個黑洞所吞噬。

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  • 行星可以無限大嗎?適合居住的行星最大能有多大?
    那麼有人就有疑問,還有比木星更大的行星嗎,行星的體積可以無限大嗎,有沒有上限呢? 行星的體積可以無限大嗎 眾所周知,太陽系有四顆類地行星,兩顆氣態巨行星和兩顆冰態行星。其實討論行星大小的簡單方法是將地球的大小設置為地球半徑的1倍,質量設置為地球質量的1倍。行星大小的限制取決於它是什麼類型的行星,也就是它是氣體行星還是類地行星。
  • 黑洞是什麼樣的?質量是無限的嗎?人類能駕馭它嗎?
    根據我們偉大的人類科學家愛因斯坦提出了大爆炸理論,宇宙中的天體來自大爆炸,爆炸源是一個奇點,它在虛無中爆炸,沒有時間和空間。在爆炸的衝擊下,宇宙中所有的天體都出現了,我們現在可以觀察到宇宙中至少有2萬億個星系,那麼宇宙中有多少天體呢?沒有人數的清楚。
  • 最大的黑洞會有多大?會不斷地變大嗎?
    黑洞的大小(根據它的史瓦西半徑定義)取決於它的質量,所以一個黑洞有多大完全取決於周圍有多少物質進入它的身體。宇宙中最大的黑洞都是位於星系中心的超大質量黑洞,這些黑洞被認為是與星系一起形成的,而不是恆星死亡時形成的,其質量達到太陽質量的數百萬倍。
  • 黑洞裡面到底是什麼?人類推算出最大的黑洞有多大?
    例如,太平洋中的百慕達三角是一個黑洞。黑洞是無限大密度的中心,無限高的時間和空間曲率,無限高的熱量,無限小的奇點和周圍天空的一部分,在這個天空區域內是不可見的。黑洞是由大型天體爆炸和自坍縮形成的,其中一些與太陽的質量大致相同,而另一些則大得多。黑洞是非常有引力的物體,即使光也無法逃逸,所以它們被稱為黑洞。
  • 黑洞是個怎樣的存在?質量真的可以無限大?人類能「駕馭」黑洞嗎
    黑洞是個怎樣的存在?質量真的可以無限大?人類能「駕馭」黑洞嗎根據我們人類偉大的科學家,愛因斯坦提出來的宇宙大爆炸理論。這個宇宙中的天體,是來自一場大爆炸中。而有很多這種意外事件,都來自於一個罪魁禍首,那就是黑洞。黑洞對這個宇宙中的大部分天體來說,都是一個非常可怕的存在。因為黑洞能夠吞噬這個宇宙中的一切,就連光黑洞都是可以吸收進去的。那麼這個恐怖天體到底有著什麼秘密呢?我們人類對黑洞也研究了很久了。因為在我們人類還沒有發現黑洞之前,黑洞就已經存在於我們人類的理論中了。
  • 如果黑洞來到了太陽系,能發射氫彈把它炸毀嗎?
    如果黑洞來到咱們的太陽系,我們沒有任何辦法,靜靜地看著黑洞吃就好了,在它吃的時間裡,人類抓緊研製大型深空飛船,趕緊帶著人類的火種前往另一個恆星系吧,雖然還不能確定目標星球是否宜居,但總要試一試。我們以不帶電荷不旋轉的史瓦西黑洞來說,如果一個質量為3倍太陽質量的黑洞進入到了太陽系邊緣地帶,由史瓦西半徑公式可知,這樣的黑洞其視界半徑是9公裡,一個長著18公裡長的大嘴的怪獸來到了太陽系。視界外是安全的,在黑洞的視界外部,黑洞也就是個大引力天體,一旦落入視界,就無法逃脫了。
  • 黑洞到底有多大?最大質量是太陽的660億倍,地球會有危險嗎?
    而在這些天體當中,有一種天體非常的特殊,那就是黑洞。為什麼說它特殊呢?相信大家第一個想到的是,黑洞能吞噬一切的能力。它這種奇怪的能力和它特殊的體質是分不開的額。因為它本身的體質是質量無限大,體積又是無限小的。所以給他加持了超強吸引力,於是就有了不停能吸收吞噬其他天體的能力。雖然它的體積是無限小的,但是在黑洞外圍,有一片可見的視界區域。那麼按照這麼說,黑洞到底有多大?
  • 如果黑洞闖入太陽系,能不能用氫彈炸毀黑洞?
    地球就是人類的一切,沒有地球,人類的一切都不復存在,能夠看出地球對於人類有多大重要!而地球又隸屬太陽系,所以太陽系也可以看做我們更大的家! 太陽系很大,估計直徑達到2光年!但大只是相對的,在更為恐怖的黑洞面前,不要說地球了,連太陽都十分渺小,俯首稱臣!
  • 銀河系中心黑洞突然變亮—黑洞開始擼串了嗎?
    銀河系中心黑洞突然變亮—黑洞開始擼串了嗎?黑洞是死亡的恆星變成的星際殭屍,它包括中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小,熱量無限大的恆星成為黑洞以後不會老老實實在原地發呆,而是像殭屍那樣瘋狂吞噬附近宇宙區域的所有光線和物質,進而不斷增加體重,變得越來越胖,堪稱宇宙最大吃貨。
  • 如果有黑洞闖入太陽系中,能否用氫彈炸掉它?
    不能。不要說黑洞,就連尺寸大一些的小行星要撞上地球,人類也無法通過發射氫彈將其炸掉。在宇宙面前,人類始終是卑微而渺小的存在。與小行星不同的是,黑洞是無法被炸毀的。無論小行星有多大,只要氫彈足夠大,釋放出的能量超過小行星的引力結合能,那麼,氫彈就能炸掉小行星。然而,黑洞本身的特性使其根本無法被氫彈摧毀,無論氫彈有多大都是如此。把氫彈投向黑洞,反而會使黑洞變大。黑洞不同於普通天體,它們並沒有實體結構。組成黑洞的物質都被其自身強大的引力壓碎,它們都會被壓縮到無限小的奇點中。在奇點周圍,空間被扭曲到能把光束縛住,這就是黑洞。
  • 黑洞是怎麼產生的?密度無限大嗎?又是由什么元素組成的?
    黑洞並不是由任何元素組成的,另一方面黑洞的密度也不是無限大。黑洞並沒有一個固體或液體或氣體或等離子體……的表面,反正就是沒有任何物質表面就對了,理論上它的所有質量都集中在中心的奇點上,這中心奇點的密度才是無限大的。那麼這個奇點會由什么元素構成嗎?回答這個問題之前我們要先來看看坍縮的過程。
  • 黑洞最大能有多大?此黑洞可比一個星系,然而其上限或是整個宇宙
    就是比太陽質量大上億倍的黑洞也比比皆是,它們存在的時間可以超過萬億年,比如一些星系中心的黑洞和類星體等。曾有科學家認為黑洞的質量上限為太陽質量的400到600億倍,然而天文觀測卻發現了超過太陽質量600億倍的巨型黑洞,如TON 618,它是一個類星體,質量拿到了太陽的660億倍,它自己就相當於一個星系的質量了,大得讓人讓人膛目結舌。
  • 黑洞能吞噬一切,會將宇宙也吞掉嗎?宇宙或許會被它統一或毀滅
    黑洞就像一個無所不吃的怪物,凡是靠近它的東西都會被它無情吞噬,距離較遠的星體也難逃脫它的引力,所以宇宙中的黑洞基本上都在變得越來越大,那麼如此貪吃的黑洞最終會吃掉整個宇宙嗎?,它的質量越大,引力就越強,所能吸收的物質也就越多,霍金輻射的黑洞揮發效應對於這樣的天體是可以忽略不計的,所以這樣的黑洞質量只會越來越大,引力觸角也會伸得越來越遠,從極其久遠的時間幅度上來看,它並非沒有吞噬掉整個銀河系的可能。
  • 黑洞能有多大?會有極限嗎?
    黑洞的大小(根據它的史瓦西半徑定義)取決於它的質量,所以一個黑洞有多大完全取決於周圍有多少物質進入它的身體。宇宙中最大的黑洞都是位於星系中心的超大質量黑洞,這些黑洞被認為是與星系一起形成的,而不是恆星死亡時形成的,其質量達到太陽質量的數百萬倍。
  • 指甲蓋般大的黑洞,能吃掉地球嗎,過程會是什麼樣子?
    常常有人說道很小的黑洞,總想直觀的了解一下小黑洞會不會吃掉地球,過程是怎樣的。下面我們通過剖析一個指甲蓋般大的黑洞,來討論一下這個問題。指甲蓋有多大?大概1個立方釐米吧。1立方釐米體積的黑洞有多大?怎麼理解黑洞體積。
  • 黑洞賊可怕,最大的有……
    小編一直對宇宙星球的知識十分感興趣,今天我們來說一下黑洞,它到底是什麼,最大的有多大,它到底有多可怕黑洞是現代廣義相對論。,宇宙空間內存在的一種天體。如果你在百度上搜索黑洞會把你頁面的東西都吸進去(可以自己試試)所以黑洞的引力是非常大的。黑洞不是黑,其實它是有顏色的,只是我們看不到,因為它強大的引力使得視界內的逃逸速度大於光速。
  • 擁有密度無限大的黑洞奇點,那會不會擁有質量無限大的黑洞?
    因為黑洞的奇點擁有無限大的密度,於是就有網友問:黑洞的質量有沒有上限呢?會不會一個黑洞質量是無窮大的?黑洞的質量有沒有上限?要想知道這個問題,首先需要弄明白的是,黑洞是如何形成的,其次需要了解的是黑洞奇點的密度為什麼會無窮大,再次是必須要弄清楚的是在沒形成黑洞之前的黑洞,即是黑洞的前身,它是什麼,它的質量有多大。弄清楚了這三個問題,很自然地,會不會有一個質量無窮大的黑洞的問題也就很容易理解了。
  • 宇宙中尺寸最大的恆星能有多大?與超大質量黑洞相差多少?
    按照目前的理論來估算,恆星的最大半徑應該不超過17.4億公裡,即相當於太陽半徑的2500倍。現實中,天文學家還沒有發現達到這個極限的恆星,最大的盾牌座UY也只有1700倍太陽半徑。恆星在形成之初,半徑不會很大,因為巨大的引力會擠壓自身。
  • 宇宙中最大的天體能有多大,沒有最大只能更大,超乎我們的想像
    古時候的人們沒有快速的交通工具,想要週遊世界是不可能的,它們只能無限想像地球有多大。等到人類走進科技時代之後,有了飛機這種快速交通工具,自然週遊世界也就沒那麼困難了,這個時候我們仍然會感覺地球好廣闊好大。
  • 宇宙有多大?它為什麼這麼空?
    這種景象之所以能夠出現,是因為宇宙大得令人難以置信,並且大部分地方都是空曠的。如果星星彼此靠得更近,夜空會變得更加明亮,人在夜裡入睡也將變得更為困難。如果星星之間離得更遠,夜空會暗得令人壓抑,我們對宇宙其他地方的了解也會變少。更糟的是,如果太空不那麼「透明」,這樣的美景將被籠罩在霧靄之中,我們甚至難以認清地球在宇宙的哪個地方。