黑洞作为宇宙中最奇异的天体,它的形成途径一共可以分为3种:宇宙大爆炸形成的原初黑洞、大质量恒星引力坍缩形成的黑洞和中子星相撞形成的黑洞,下面我们就一一介绍下黑洞是如何形成的吧。
一、宇宙大爆炸形成的原初黑洞
在宇宙大爆炸后不到1秒的时间后,原始宇宙中因为物质并非是均匀分布的,所以有一些地方拥有非常大的物质密度,这些地方就能够形成黑洞,这些黑洞的质量大小都是随意的,最小的只有普朗克尺寸的黑洞。这些宇宙大爆炸后形成的黑洞就是原初黑洞,它们可能在宇宙中是普遍存在的,甚至是构成暗物质的主要组成部分。
二、引力坍缩形成的黑洞
一般一个天体密度大到一定的程度就必然会形成黑洞,而引力坍缩就可以形成致密的密度,一般来说引力坍缩形成黑洞可以分为三种情况:
1、大质量恒星引力坍缩形成的黑洞
大质量恒星在它的生命末期会因为引力坍缩而形成黑洞,这种黑洞的形成方式是我们所熟知的。
一般来说,一颗恒星的质量超过8倍太阳质量,就有一定的可能性最终变成黑洞,但是如果这颗大质量恒星质量达到20倍以上的太阳质量,那几乎是百分之百会变成黑洞。
当这些大质量恒星在生命末期的时候,它们因为损失了大量的质量,自身的核聚变燃料无法维持其自身的温度,这就导致恒星的引力将超过恒星内部的简并压力,从而导致恒星物质向恒信内部坍缩,最终将大量的物质压缩到一个密度非常高的核心上,同时,恒星的外层物质则会发生剧烈的爆炸,最终留下的核心就可能是一个黑洞。
这种方式形成的黑洞被认为是宇宙中黑洞的主流,甚至是银河系银心处的超大质量黑洞,也被认为是通过这种方式形成的。
只不过星系核心的超大质量黑洞一开始也并没有现在这么大。这又要回溯到宇宙大爆炸以后不久了。
早期的宇宙中因为物质密度远远超过现在,所以那个时候诞生了很多质量非常大的恒星,这些大质量恒星的寿命也很短,然后在短时间内,这些恒星就都变成了黑洞了。而这些黑洞中的一些就是星系核心的超大质量黑洞的种子,它们通过不断地吸收其他黑洞和物质让自己变得更大。
2、大质量气体云引力坍缩形成的黑洞
这种情况也出现在早期宇宙时期,但是不是宇宙大爆炸1秒内了,而是以后的事情。因为早期宇宙中物质密度比现在要高很多,特别是有一些地方可能会形成一团拥有巨大质量的气体云,这些气体云可能会直接引力坍缩成一颗超大质量黑洞,这种黑洞和周围巨大的气体云一起就形成了我们现在所见的类星体。
3、中子星形成的黑洞
中子星是宇宙中密度仅次于黑洞的天体,中子星的质量不能无限大,它们的质量上限是2.16倍太阳质量,目前发现的质量最大的中子星是PSR J0740+6620,它的质量达到了2.14倍太阳质量。
那么中子星如果能够继续吸收其他天体的物质,或者是直接和其他天体发生碰撞,那么中子星的质量就会突破2.16倍的质量上限,那它就会直接变成一颗黑洞。
三、高能粒子碰撞形成的黑洞
除了上述两种黑洞形成的途径之外,还有一种高能粒子碰撞形成的黑洞,不过这种情况产生的黑洞并不是宏观上黑洞,而是一种微型黑洞,这些黑洞的质量可能只有原子甚至是质子的大小,但是它们依然算是黑洞,因为它们自身的密度是无限大,引力无限强的。
这类黑洞一般出现在密度足够高的高能粒子的碰撞中,当两颗能量极高的粒子相互碰撞,是有可能产生这种微型黑洞的。
不过大家不用担心它,因为这些黑洞实在是太小了,根据霍金辐射的理论我们可以知道,黑洞是会蒸发而损失物质的,而且是质量越小的黑洞蒸发速度越快,所以这种微型黑洞一般会在它形成的10^-25秒内就会直接蒸发了。
以上就是目前主流的三种黑洞形成方式的介绍,你还知道哪些其他黑洞的形成方式么?
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