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黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

作者:由 科學信仰 發表于 書法日期:2022-08-08

黑洞是怎麼產生的

黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

黑洞最早誕生於廣義相對論的預言之中,而現在,這個預言的真實性已經透過一張照片得到了證實。

​我們清楚的知道黑洞是切實存在於宇宙之中的。當這種神秘的天體第一次揭開了神秘的面紗,不禁引起了我們濃厚的興趣。黑洞到底有何能力?為什麼會受到如此廣泛的關注?人類為什麼要費勁心思去發現黑洞呢?通常認為,黑洞的前身就是宇宙中明亮的恆星。對,就是像太陽一般的恆星,只不過形成黑洞的恆星質量要在太陽的30倍以上。否則只能夠成為一顆中子星或者白矮星。而太陽最終就會成為一顆白矮星。

黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

如此看來,要成為一個黑洞,條件還是蠻苛刻的。

​一顆質量足夠的恆星在走完了它不足一億年的生命歷程之後,透過一次華麗的超新星爆發而最終坍縮成為一個擁有無限密度的黑洞。通常認為,黑洞能夠吞噬一切事物,甚至包括速度每秒約30萬公里的光。而正是由於黑洞這強大的引力,所以它才能夠在一個星系的中心去主導整個星系的執行。雖然迄今為止,我們只有一張黑洞的照片,但是我們知道在宇宙中,黑洞的數量何止千萬。它們有的大一些,有的小一些,而目前已知的最大黑洞,據說質量可以達到太陽的600多億倍以上,這個黑洞就是Ton618。

黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

黑洞雖然能夠吞噬一切,但在黑洞視界外部,被黑洞吸引的物質會因為強大的引力而被撕裂,這一過程中所釋放的能量使得黑洞擁有一個明顯的吸積盤,這也是我們能夠發現黑洞、拍攝黑洞的原因所在。

​隨著對黑洞形成原因的不斷認知,科學家認為宇宙間的黑洞並不止恆星黑洞一種。還有另外兩種黑洞,分別是原生黑洞和人造量子黑洞。恆星的爆發和坍縮從本質上來講就是營造了一種極度高溫和高壓的環境,換言之,只要溫度和壓力達到了一定的條件,黑洞就會形成。而除了恆星的爆發和坍縮之外,還有兩種情況可以創造出這種環境。

黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

其一,就是宇宙誕生之初。

​在約138億年以前,一個擁有無限密度和質量的奇點因為某種未知的原因而發生了爆炸,從此,時間、空間、所有物質傾瀉而出。宇宙從形成至今,一直在不斷膨脹,而在宇宙最初的形成時期,由於空間相對較小,所以密度和溫度都極高,而有一些物質密度更高的區域則形成了黑洞,這些黑洞並不是由恆星坍縮而成的,而是隨著宇宙的誕生而出現的,科學家們將這種黑洞稱之為原生黑洞。由於恆星要坍縮為黑洞是有質量限制的,所以黑洞並不會太小。但原生黑洞就不同了,它們的大小沒有限量。

黑洞是如何形成的?原生黑洞和人造量子黑洞又是怎麼回事?

其二,就是大型強子對撞機。

​強子對撞機是一種高能物理裝置,這種裝置的主要用途就是發現新粒子和微觀量化粒子。在大型強子對撞機的執行過程中,就會於內部產生一種極度高溫和高壓的環境,而這種環境足以導致黑洞的形成。所以科學家認為人類很可能製造出了很多隻有原子大小的微型黑洞,也可以稱之為量子黑洞。但是,我們只能在理論上知道人類可能造出過很多量子黑洞,卻不能真正觀測到它們。因為黑洞表面的量子會湮滅逃逸,而不足一個原子大小的量子黑洞,一瞬間就蒸發殆盡了,所以它的誕生和消失幾乎是同步的。