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黑洞的密度没有极限,因为黑洞奇点的密度是无限大,所以通常我们说黑洞密度都是指黑洞视界的密度!
所谓黑洞视界这里我就不做过多阐述了。我们知道越大型的黑洞其视界也越大,所以用视界来计算黑洞密度,得到的结果就会很小。
这里我们采用经典力学的方法就可以,我们都知道不管什么天体都会有一个逃逸速度,所以视界的逃逸速度就是光速!我们假设一个物体的初速度是光速!那么所以该物体的总能量(动能+势能)都是等于0的:
1/2mv^2=GMm/r(引力势能) (1)
所以我们可以得到速度关于半径的关系:r=2GM/v^2(2)又因为我们本身的速度是光速c直接代入即:r=2GM/c^2 (3)
那么接下来我们就可以计算不同质量黑洞的视界半径了,如果我们把地球压缩成一个黑洞:
r=2*6.67*10^-11*6*10^24/9*10^16=8*10^-3米也就是8毫米!!地球质量压缩到八毫米的范围,这个密度大约是:4.19*10^33kg/m^3相当大的数字!
ρ=8.2*10^32/(3/4*1.2^3*10^30*π)=1.16*10^6kg/m^3
大约是水的1160倍,而更大的仙女座星系中心的黑洞拥有上亿太阳质量,它的密度和水差不多。
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