黑洞是如何形成的?宇宙中有多少个黑洞?太阳系有多少个黑洞?

根据科学家的研究,宇宙中大约有90%的暗物质。

一般来说,在宇宙中,具有一定质量的天体一般以恒星的形式存在,而黑洞是大质量恒星在自身巨大的重量下死亡坍缩后形成的密度和引力异常高的天体。因此,只要有一颗质量足够大的恒星,它死后就很可能形成黑洞。而且宇宙中并不缺少大质量恒星。

可见宇宙中一定有很多黑洞。

限于目前的科技水平。寻找黑洞仍然是一项艰巨的任务。

目前我们已经发现的黑洞只有以下几种:银河系中心人马座A*的黑洞和仙女座星系的黑洞与中子星的生成过程相似;恒星的核心在自身重量的作用下迅速收缩,剧烈爆炸。当核心的所有物质都变成中子时,收缩过程立即停止,被压缩成一个致密的星球。但在黑洞的情况下,由于星核的质量如此之大,以至于收缩过程无休止地进行,中子本身在挤压引力本身的吸引下被磨成粉末,剩下的就是密度难以想象的物质。任何靠近它的东西都会被它吸进去,黑洞会变得像吸尘器一样。

也可以简单理解为:通常情况下,恒星一开始只含有氢,恒星内部的氢原子时刻相互碰撞,发生裂变和聚变。由于恒星质量巨大,裂变和聚变产生的能量与恒星的引力竞争,维持恒星结构的稳定。作为裂变和聚变的结果,氢原子的内部结构最终发生了变化,破裂并形成了一种新元素——氦。然后,氦原子也参与裂变和聚变,改变结构,生成锂。以此类推,按照元素周期表的顺序,会依次生成铍、硼、碳、氮。恒星会坍缩,直到产生铁。这是因为铁元素相当稳定,不能参与裂变或聚变,而铁元素存在于恒星中,导致恒星中的能量不足以与大质量恒星的引力相抗衡,从而导致恒星坍缩,最终形成黑洞。

和白矮星、中子星一样,黑洞很可能是由质量超过太阳20倍的恒星演化而来。

当恒星老化时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢),中心产生的能量也快用完了。这样,它就不再有足够的强度来承受外壳的巨大重量。因此,在外壳的沉重压力下,核心开始坍塌,直到最后形成一个小而致密的恒星,它能够再次平衡压力。

质量较小的恒星主要演化成白矮星,质量较大的恒星可能形成中子星。根据科学家的计算,中子星的总质量不可能大于太阳质量的三倍。如果超过这个值,就没有与自身引力抗衡的力,就会导致另一次大坍缩。

这一次,根据科学家的猜测,物质将无情地向中心点前进,直到它变成一个小体积,并趋于非常致密。而当它的半径收缩到一定程度时(一定要小于史瓦西半径),正如我们上面提到的,巨大的引力使得连光都无法射出来,从而切断了恒星与外界的一切联系——一个“黑洞”诞生了。

根据科学家的计算,如果一个物体的速度为每秒7.9公里,它可以在空中绕地球一周,而不会被地球引力拉回地面。这个速度被称为第一宇宙速度。想要彻底摆脱地球引力的束缚,至少要有11.2km/s的速度,也就是所谓的第二宇宙速度。但对于其他天体来说,逃离其表面所需的速度不一定那么大。一个天体的质量越大,半径越小,就越难摆脱它的引力,脱离它所需要的速度也就越大。

根据这个道理,我们可以这样想:可能存在一个质量很大,半径很小的天体,使得它逃逸的速度达到了光速。换句话说,这个天体的引力是如此之强,以至于连每秒30万公里的光都被它的引力托住,跑不出去。既然这个天体的光是逃不掉的,那我们讲的时候就看不到了,所以它是黑的。光是宇宙中速度最快的,没有任何物质的运动速度能超过光速。既然光逃不出这个天体,当然其他物质也逃不出。只要一切都被吸进去了,就再也出不来了,就像掉进了一个无底洞,这就是天体,人们称之为黑洞。

我们知道,现在太阳的半径是70万公里。如果变成黑洞,半径会大大减小。到什么程度?只能是三公里。地球更可怜。它的半径现在已经超过了6000公里。如果变成黑洞,半径会缩小到只有几毫米。那里会有这么大的压缩机,可以把太阳和地球缩小这么多!这就像电影里的童话,黑洞,是如此的离奇。但是,以上并不是想象出来的,而是基于严格的科学理论。原来黑洞也是由恒星晚年转变而来,像质量相对较小的恒星,晚年会变成白矮星;质量比较大的时候会形成中子星。现在再补充一点,质量更大的恒星,在晚年最终会变成黑洞。所以,综上所述,白矮星中子星和黑洞是恒星晚年三次变化的结果。

现在,白矮星找到了,中子星找到了,黑洞找到了?我们也应该找到他们。主要是因为黑洞是黑的,真的很难发现。尤其是那些单黑洞,我们现在无能为力。有一种情况更容易发现黑洞,那就是双星中的黑洞。

双星是两颗互相围绕轨道运行的恒星。虽然我们看不到黑洞,但我们可以分析可见恒星的运动路线。原因是什么?因为双星中的每一颗恒星都是沿着椭圆路线运动的,但是单星不会这样运动。如果我们看到一颗恒星在天空中沿着椭圆路线运动,却看不到它的‘伴星’,那就值得仔细研究了。我们可以测量恒星走过的椭圆的大小,以及它完成一周所用的时间。有了这些,我们就可以计算出看不见的‘同伴’的质量。如果计算出的质量非常大,超过了中子星可以拥有的质量,就可以进一步证明它是黑洞。

在天鹅座中,有一对名为天鹅座X-1的双星。这些双星中有一颗是可见的亮星,但另一颗是不可见的。根据亮星的运动路线,可以推算出它的‘伴星’质量很大,至少是太阳的5倍。这么大的质量对任何中子星来说都是不可能的。当然,除了这些还有其他证据。因此,基本可以确定天鹅座X-1中的隐形天体是一个黑洞。这是人类发现的第一个黑洞。

此外,还发现有几对双星与天鹅座X-1相似,其中可能存在黑洞。科学家们正在对它们做进一步的研究。“黑洞”很容易被想象成“大黑洞”,其实不然。所谓“黑洞”就是这样一个天体:它的引力场强大到连光都逃不掉。