黑洞形成的最基本原理是什么

　　想必有很多人都知道黑洞，但是现在人们对黑洞的探索也仅在表面。下面是百分网小编为你精心推荐的黑洞形成的原理，希望对您有所帮助。

　　黑洞形成的最基本原理

　　黑洞是一种引力极强的天体，就连光也能被吞噬。当恒星死亡时，巨大的内核崩塌并收缩，导致引力被浓缩到一个很小的区域，当这个范围小到一定程度(小于史瓦西半径)时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。

　　至于黑洞是怎么形成的，当一个比质量大8倍以上的恒星死亡时，它们会在引力的挤压下发生爆炸，形成超新星。科学家们发现，有些恒星更为庞大。这些超巨星比太阳还重100倍，它们死亡时引发了宇宙中最剧烈地爆炸，形成了超超新星，黑洞就是这样诞生的。

　　我们以大犬座VY超巨星为例，它是人类已知的最大恒星，直径约30亿公里。像所有恒星一样，它就像一个不断向外喷发能量的核聚变反应堆，于此同时它的强大引力向内挤压。几百万年以来，核聚变和引力互相抗衡。当恒星的燃料耗尽，核聚变也随之停止，引力赢得了最终的胜利!

　　一毫秒后，恒星的内核被引力压缩至原体积的几分之一，一个婴儿黑洞诞生了。它立即从内部开始吞噬恒星的剩余部分，其吞噬速度相当于每秒100万个地球质量。这一过程只需要不到几毫秒，恒星的其它部分甚至还没有反应过来，内核就已经被吞噬了，所以此时恒星已经成为了行尸走肉。

　　随后，失去内核的恒星整体结构开始向黑洞中心轰然倒塌并引发剧烈爆炸，爆炸产生的能量可以比太阳100亿内里释放的所有能量还多100多倍。当恒星爆炸的灰烬散去之后，黑洞将从恒星的内部显现出来。

　　黑洞形成原因

　　宇宙早期的星云物质--绝大部分是氢的极其稀薄的气体--由于自身的引力作用而收缩成恒星。由于收缩过程中气体原子相互碰撞的频率和速度越来越高，导致气体温度上升并最终使恒星发光。当温度如此之高，以致于氢原子碰撞后不再离开而是聚合成氦，这被称为"热核聚变"。聚变释放出的巨大能量使恒星气体的压力进一步升高，并达到足以平衡恒星内部引力的程度，于是恒星的收缩停止下来，并在相当长的时间里稳定地燃烧。当恒星耗尽了这些氢之后，由于核反应的减弱而开始变冷，恒星气体的压力不足以抵抗自身引力的而导致恒星重新开始收缩。恒星中的氦元素发生聚变形成碳或氧之类较重的元素。但这一过程并没有释放太多的能量，恒星继续收缩。

　　诺贝尔奖得主，印度裔美籍科学家强德拉塞卡在1928年指出，由于"泡利不相容原理"(在同一轨道不存在两个运动状态完全相同的粒子)的作用，当恒星进一步缩小时，物质粒子靠得非常近并且必须严格地遵守不相容原理，因而粒子之间发散的趋势平衡了恒星自身的引力，使恒星不再缩小。如果这个不相容原理引起的排斥力是电子间产生的，那么恒星将坍缩成为一颗半径为几千英里，密度为每立方英寸几百吨的冷恒星--"白矮星"。科学家们已经观测到大量的白矮星。坍缩的另一种形式为"中子星"--它上面的的电子早已被引力拉到质子上，因此这种恒星全部由中子组成，并靠中子间不相容原理引起的排斥力抗衡自身引力以维持"体形"。它们的半径只有10英里左右，密度为每立方英寸几亿吨。中子星同样已经为观测所证实。

　　强德拉塞卡同时计算出，当恒星质量大于太阳质量的一倍半时，即使不相容原理也无法阻挡恒星的继续坍缩，恒星将无休止的收缩，直至体积为零!此时的物质密度和空间--时间曲率将无穷大。所有的科学定律将在此失效。这就是我们前面所提到的"黑洞奇点"。

　　事实上存在着这样一种情形：超过强德拉塞卡极限的恒星在耗尽自己的燃料时，它们可能会在被称为"超新星爆发"的巨大爆炸中抛出大量的物质，使自己降到极限质量之下从而避免坍缩。但这不可能总是发生，即使总是发生，那么如果将额外的物质加在白矮星或中子星上，结果又将这样呢?

　　科学家们感到震惊，他们无法相信这一理论并对它怀有敌意。他们纷纷撰文试图证明恒星体积不会收缩到零，这其中也包括爱因斯坦。

　　但是，史蒂芬·霍金和罗杰·彭罗斯于1965和1970年的研究指出，如果广义相对论正确的话那么在黑洞中必然存在着无限大密度和空间--时间曲率的奇点。这个奇点和大爆炸类似，是一切事件的终结之处，科学定律可预见性都将失效。

　　黑洞的存在争议

　　相关论文分别发表在著名的预印本网站ArXiv和《物理快报B》杂志上。“得出这个结论后，即便我本人都感到十分震撼。”提出这一理论的'美国北卡罗来纳大学教堂山分校理论物理学教授劳拉·梅尔西尼—霍顿这样描述自己的感受。她说：“科学家们研究这个问题已经超过了50年，而这个解决方案给了我们许多新的思考。”1974年，霍金通过量子力学的方法得出结论：黑洞不仅能够吸收黑洞外的物质，同样也能以热辐射的方式向外“吐出”物质。而这种量子力学现象，就被称为霍金辐射。物理学家组织网2014年9月25日(北京时间)报道称，新研究中梅尔西尼—霍顿描述了一种全新的方案。她和霍金都同意，当恒星因自身的引力发生坍塌时会产生霍金辐射。但梅尔西尼—霍顿认为，发出这种辐射后，恒星的质量也会不断地发生损失。正因为如此，当这些恒星坍缩时就不可能达到形成黑洞所必须的质量密度。她认为，垂死的恒星在发生最后一次膨胀后，就会爆炸，然后消亡，奇点永远不会形成，黑洞视界也不会出现。

　　根本就不会存在像黑洞这样的东西。其实早在今年年初，霍金就曾通过论文指出在经典理论中黑洞是不存在的，他承认自己最初有关视界的认识是有缺陷的，并提出了新的“灰洞”理论。该理论认为，物质和能量在被黑洞困住一段时间以后，又会被重新释放到宇宙中。黑洞这一定义在经过漫长的时间推测后，已经慢慢被人们所接受。然而霍金今年年初发文否认黑洞的存在，取而代之提出了“灰洞”理论，这在物理学界掀起了不小的波澜。如今，梅尔西尼—霍顿直截了当地称“根本就不会存在像黑洞这样的东西”，这无疑成为又一枚重磅炸弹——尽管梅尔西尼—霍顿远不及霍金出名。当然，想以一己之力推翻既有的理论并不那么容易，需要更多有说服力的证据加以佐证。

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