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黑洞是怎么形成的,太阳最终会变成黑洞吗?

黑洞是大质量恒星死亡之后的最终归宿,我们的太阳目前正值壮年,年龄大约46亿岁,让我们穿越到10亿年之后。经过了漫长的岁月,太阳的半径增加了2万多公里,亮度也增加了9%。再往后穿越10亿年,半径又增加了3万多公里,亮度已经达到了现在的120%。

太阳为什么会越来越胖,越来越亮呢?

让我们进入太阳内部一探究竟,太阳的核心体积大约占总体积的四分之一,在这里极高的温度和压强的作用下,两个氢原子聚变成一个氦原子,并释放出巨大的能量,随着氦核的不断堆积,太阳核心的引力和压强也在不断增大,聚变反应的速率也随之增加,太阳亮度就会变强,同时核心剧烈核聚变产生的辐射能会抵消太阳自身的引力,导致太阳半径逐渐增大。

当然太阳本身的质量不足以让氦原子继续发生聚变反应,当氢原子消耗殆尽之后没有辐射能抵御自身的引力,整个太阳会迅速向核心坍塌,最终逐渐冷却,形成致密的白矮星。

如果恒星质量足够大核心温度超过1亿开氏度,氦核还会继续聚变成碳原子,那么聚变反应会沿着元素周期表一路走下去吗?答案是否定的,在表中我们可以看到,铁元素之后的聚变反应是需要吸收能量的,因此所有独立的恒星在剧变成铁核之后都无法避免坍塌的命运。

如果恒星核心的质量达到了钱德拉塞卡极限,也就是相当于1.4个太阳质量的时候,在强大的压力和温度下,原子结构会被摧毁,电子和原子核中的质子结合形成中子,引力坍塌导致恒星以一次极为壮丽的超新星爆发结束自己的生命,那一瞬间亮度会比太阳亮几十亿倍。而恒星的残骸会变成中子星,中子星的密度极大,每立方厘米质量在一亿吨以上。

一个直径22米的中子星质量和地球的质量相当,如果恒星核心的质量突破了奥本海默极限,也就是相当于3个太阳质量的时候,中子星会继续向核心坍塌,所有的物质会被压缩到一个黄豆大小的奇点,并形成一个强大的力场旋涡,扭曲周围的时空,旋涡的边界叫做视界面,任何物质一旦进入视界面就会被完全吞噬,甚至连光也无法逃逸,因此被称作黑洞。

初生的黑洞贪婪的吞噬着已故恒星的残存物质,这些物质在被黑洞吞噬之前会在视界面之外形成一个壮观的环状圆盘-吸积盘,部分物质会沿着黑洞强大的磁场,高速向两极喷射形成宇宙间最壮观的喷流:宇宙火柱。昙花一现的绚丽之后,黑洞便会遁入永恒的黑暗,浩瀚的宇宙中有着无数的星系,在每一个星系的中央都会有一个超大质量的黑洞,靠着自身的引力,来维持整个星系的稳定,整个星系都围绕着它运转,包括我们人类赖以生存的银河系。

黑洞为宇宙建立了一套稳定的秩序,生生不息,循环往复,当人类凝视黑洞的时候黑洞何尝不也在凝视着我们?

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