解密暗物质187-全网最通俗版本-几分钟了解黑洞

解密暗物质系列作品187。

常常出现在科普文章和科幻小说中的黑洞，是大家相当熟悉的名词，但是对黑洞到底是什么？似乎又觉得陌生，接下来用最通俗的语言来为你解密什么是黑洞？

1915 年，爱因斯坦发表广义相对论，几个月后德国的物理学家卡尔·史瓦西，在爱因斯坦的重力场方程式中，找到一个精确解，史瓦西的精确解导出所谓的史瓦西半径，也就是一个不旋转且不带电的黑洞大小，在这个黑洞半径内，任何东西都无法逃脱，包括光。黑洞是一类密度极高的星体，由于它周围存在巨大的引力场，所有经过附近的物质均被吸进去，即使光也不能逃脱，同样，处于黑洞里的物体也不能逃出黑洞，我们知道，地球上的物体若获得很大的初始速度，便可脱离地球的引力而飞到太空。

目前来看，黑洞不再是神秘的天体。黑洞的核心部位大量堆积着中子且不断从周围吸积物质和能量，并不断向外喷射物质，喷射后很快降温并结合成氢原子，并进而形成氢气。星云的绝对多数氢元素都来自黑洞的再生。黑洞是宇宙的清道夫，吸收周围的物质和能量，并使其再生为氢气。

黑洞是星体演化的终点，也是星体演化的起点。因此，黑洞十分特殊，在星体和宇宙演化过程中占有极其重要的地位。

了解黑洞要从星云开始，也要在星云结束！

星云是尘埃、氢气、氦气和其它电离气体聚集的星际云，泛指任何天文上的扩散天体。足够质量与转速的引力核与星云结合，就形成不断的吸积。引力核高速旋转具有重要作用，较高的旋转速度，使旋转速度越高，就能够使星云物质更充分地加速，使星云物质被加速过程漫长持久，使引力核的吸积过程漫长而持久，这样才能形成一颗真正的恒星。

恒星通过核聚变不断演化，根据质量不同，恒星晚年死亡会成为褐矮星、白矮星，中子星和黑洞四种可能的冷态之一。褐矮星、白矮星仍会再次成为潜在的引力核成为恒星进入下一个恒星的轮回，直到质量足够大而成为中子星。

中子星一旦进入星云或周围有伴星，吸积就会开始。如果大量星云物质垂直或接近垂直坠向中子星，先被吸积的物质持续加速，速度越来越快，后离得较远的物质没有得到充分加速或还没有加速运动的时候，内层物质与外层物质的速度差距持续快速拉开，致使物质断开为多个碎片。物质已经形成较大的中断间距，致使整个吸积过程无法持续。

由于中子星保留了母恒星大部分的角动量，但半径只是母恒星极微小的量，转动惯量的减少导致了转速迅速增加，产生非常高的自转速率，周期从毫秒脉冲星的700分之一秒到30秒都有。

中子星具有超高旋转速度，这样外层物质被旷日持久地加速，使中子星的吸积过程漫长而持久，这样才能形成一颗致密的天体——黑洞。

黑洞质量大，周围的暗物质异常稠密，且密度梯度也很大，致使其内部的发光产生全反射，而其附近的光线由于暗物质地密度梯度而发生严重的折射而扭曲。黑洞只能不断地吸收周围的能量，且不断蓄积。

由于黑洞的超大质量和超高速旋转，使其成为一个薄片化结构，在薄片的吸积盘不断向中心缓慢吸积，在薄片的吸积盘向内有着巨大的压力，而黑洞的极轴方向，压力异常的小。极轴上的中子，受到吸积盘上的极大压力，时不时形成喷流，喷射后很快降温并结合成氢原子，并进而形成氢气。

总之，星云是土壤，引力核是种子，二者孕育恒星。黑洞是清道夫，不断再生氢气，为星云源源不断提供营养，使宇宙充满生机。

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