楠木軒

大多數星系中央都有一個黑洞,宇宙為什麼要這樣安排?

由 舒培榮 發佈於 科技

宇宙中有許多恐怖的天體,那種温度極高或者極低的根部不算什麼,比如:大多數的恆星表面都有幾千度,內核上億度的也多了去。除了恆星,更可怕的是恆星生命週期結束時演化出來的產物,比如:白矮星,密度極大,人一旦靠近就會被撕碎。

比白矮星更恐怖的是中子星,密度更大。但在黑洞面前,無論是白矮星還是中子星都不算什麼。在眾多天體中,黑洞才是真正的霸主,脾氣特別爆炸。這就好比是森林裏的王者老虎一樣。

那問題來了,黑洞到底是咋來的?一般出現在哪裏?

要了解這個問題,我們首先要知道黑洞是如何形成的。其實我們可以一句話概括,黑洞要麼是恆星演化的結果,要麼就是“吃”出來的。這裏的關鍵其實就是:引力。那具體是咋回事呢?

我們都知道,恆星的質量都特別大。舉個例子,太陽的質量佔據整個太陽系總質量的99.86%以上,是絕對的霸主,我們地球夠大了吧?太陽質量是地球質量的33萬倍,因此,地球在太陽面前完全可以忽略不計。

正是因為恆星質量足夠大,於是,引力也特別大。在引力的作用下,恆星會向內壓縮自身,之後温度會急劇升高,在量子隧穿效應和弱力的作用下,就會點燃氫原子核的核聚變反應。氫原子核通過核聚變,產生氦-4原子核。

如果恆星的質量特別大,這時候還會引發氦原子核的核聚變反應,生成碳原子核和氧原子核。太陽就可以進行這個步驟,大概要在50多億年後才會發生,並且太陽的核聚變也就只能停留到這個階段。

如果恆星的質量足夠大,那麼恆星還可以繼續發生核聚變,這時候就可以點燃碳原子核和氧原子核。我們會發現,這其實就是沿着元素週期表,原子序數增大的方向在進行,然後會一直進行到鐵原子核。

如果此時的恆星質量還足夠大(大概是8倍太陽質量以上),那就可以促發下一步反應,此時就會產生超新星爆炸。

同時,恆星的內核如果大於1.44倍太陽質量,小於3倍太陽質量,就會在引力的作用下形成中子星,此時是引力和中子的簡併力形成了平衡。

如果此時恆星的內核大於3倍太陽質量,那麼中子的簡併力就無法抵抗住引力,這時就會形成黑洞。

根據上文的講述,我們就會發現,黑洞其實來自於恆星的演化。除此之外,在宇宙中,兩個天體之間常常會發生合併。因此,如果一個恆星質量不夠大,但它遇到了另外一個恆星,這時候,就有可能把對方吃掉,這時候的質量就會升高。還有可能就是,黑洞不斷地吞噬周圍的天體,讓自己的質量一步步升高。

我們會發現,黑洞的形成的一個關鍵要素就是:質量。在許多星系中心,那裏的物質密度很大,就非常容易形成黑洞。一般來説,大多數的星系中心都會有一個特大質量的黑洞,比如,在銀河系的中心,就存在着一個400多萬倍太陽質量的黑洞。在本星系羣中,還存在着一個比銀河系還要大的星系,這就是仙女座星系,它中心也存在這個一個巨大的黑洞。

那是不是就意味着只有星系中心才有黑洞?

實際上,並非如此。首先,一些星系中並沒有中心黑洞。其次,星系之間會相互合併,在合併過程中,就有可能出現兩個中心黑洞。

除了這兩個原因之外,我們還得搞清楚星系中心的黑洞一般來説都是特大質量黑洞。但實際上,黑洞還有恆星級黑洞等小一點的黑洞。

特大質量黑洞一般都是“吃”出來,吞併了周圍的天體,讓自己的質量不斷增加。而還有一些黑洞就像上文説到的那樣,在特大質量的恆星演化中形成的。

因此,一般來説,一個星系應該有很多黑洞,而不只是只有一箇中心黑洞,而且還有一些小型星系連中心黑洞都不存在。

通過黑洞的講述,其實我們也應該明白一個道理,在宇宙中,其實是質量為王的。質量決定了一個天體的未來,同時也決定了兩個天體如果相遇的宿命。而黑洞之所以如此的恐怖,就在於黑洞的質量巨大,可以通過自身的引力吞噬周圍的一切。