黑洞形成-黑洞形成过程

h3 宇宙中最神秘的天体，黑洞的分类和形成h3

要了解黑洞的形成，就必须得先掌握“史瓦西半径”这个概念。

    史瓦西半径是任何具重力的质量之临界半径。在物理学和天文学中，尤其在万有引力理论、广义相对论中它是一个非常重要的概念。年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径的存在，他发现这个半径是一个球状对称、不自转的物体的重力场的精确解。 

    一个物体的史瓦西半径与其质量成正比。

    通俗来讲，物体密度越高，表面引力越强，到达一个半径后光都逃不出去，这就是史瓦西半径，它是黑洞事件视界。

    黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。

    当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。

    而当它的半径一旦收缩到一定程度（一定小于史瓦西半径），质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

    黑洞的演化过程：

    黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小，热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。依据阿尔伯特爱因斯坦的相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将聚集成一点，这里将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。

    黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。

    但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，连中子间的排斥力也无法阻挡。中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。

    也可以简单理解为：通常恒星最初只含氢元素，恒星内部的氢原子核时刻相互碰撞，发生聚变。由于恒星质量很大，聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于氢原子核的聚变产生新的元素——氦元素，接着，氦原子也参与聚变，改变结构，生成锂元素。

    如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。

    不同类型的黑洞，其来源也不同，黑洞大致有三类。

    一类是微型黑洞，也叫量子黑洞

    理论上诞生于宇宙大爆炸初期，由刚刚生成的物质在宇宙初期的高密度下形成。这类黑洞质量并不大，大小只有一个基本粒子大小，质量只有数万吨到数十万吨。这类黑洞仅仅是理论预言，目前尚未发现。

    第二类是恒星级黑洞

    是由大质量恒星在演化末期，通过超新星爆炸的形式，恒星核引力坍缩形成的。这也是目前研究较多的一类黑洞。恒星演化理论认为，当大于太阳质量30倍以上的大质量恒星在演化末期，会发生一次超新星爆发。在爆发中，大量物质被抛出恒星，同时恒星核会收缩。

    当恒星核质量大于32倍太阳质量时（这个极限称为“奥本海默极限”），它将无可避免地坍缩为一个质量无限大、尺度无限小、表面脱离速度达到或大于光速的物体。由于任何靠近它的物体（包括光线）都会被它强大的引力吸引而无法逃脱，自身发出的光也无法离开它的表面，就像是一个黑色的无底洞一样，所以称为“黑洞”。

    第三类是星系中心的黑洞

    这类黑洞是在星系形成时，由于中心物质密度极高，引力极强，自身引力坍缩形成的。这类黑洞只存在于大型星系的中心，通常质量极大，达数十万到数千万倍太阳质量，甚至更大。例如，银河系中心就存在一个质量超大的黑洞，质量约为太阳的400万倍。

    今年早些时候发布的那张黑洞照片，也是一个星系中心的黑洞。这个黑洞位于M87星系当中，距离地球万光年之遥，质量相当于65亿颗太阳。

黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦西半径小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞引申义为无法摆脱的境遇。  黑洞的重力很大，会吸附一切物质。

进入黑洞后，任何东西都不可能从黑洞的边界之内逃逸出来。随着被吸入的物体的温度不断升高，会产生核与电子分离的高温等离子体。

根据现有知识和资料，黑洞是世界物质和能量发展的最终形式。黑洞是由于星体物质发展密度不断增大，从而导致内部引力非常巨大，进而进一步吸纳周围的物质和能量形成的。黑洞的前身是中子星：据知星体发展密度最大的一种星体，而在形成中子星前是白矮星，密度仅次于中子星的星体，而在白矮星之前就是如今熟知的恒星演变过程了。

用形象的图形来模拟黑洞形成过程的话就好像在一张紧紧绷紧的弹簧床上放上一块足够质量的石头，此时人离开一段距离就会发现那中间好像塌缩下去的一部分就像黑洞一样。黑洞就是如此因为密度和和能量巨大从而引起不断塌缩形成的，并且会在塌缩的过程中不断吸收能量物质甚至光线也无法逃离。