黑洞的密度并不是恒定的,甚至不像白矮星和中子星这种致密天体一样质量越大密度越大。
当说到密度最大的时间,台端总是怀黑洞,既在众多的科普书里,都访佛诉说台端黑洞是国外中密度最大的天体,以至在众多人的纪念中,黑洞匀实一个密度无穷大的天体。
但我辈经常纰漏了股长,科普书里说的那个密度无穷大的果然并失误黑洞,而是黑洞里的奇点!
电子简并态
科普书里的准确描画是:当一颗恒星结束核聚变,没有能量陆续抗拒引力坍缩,恒星会在引力恶果下向内坍缩,当其赢余质地小于钱德拉塞卡垠际(约1.44倍太阳质地),恒星会在电子简并压恶果下斥土坍缩,成为一颗电子简并态的白矮星。
中子简并态
当其赢余质地大于钱德拉塞卡垠际,恒星会在壮大的引力恶果下鱼跃电子简并压,使核外电子压入原子核内,与质子归并成为中子,当其质地小于奥本海默垠际(最高约3.2倍太阳质地),恒星会在中子简并压恶果下放任坍缩,成为一颗中子简并态的中子星。
奇点
当恒星的遗留质地大于奥本海默垠际,恒星会在棒的引力作态下鱼跃中子简并压陆续向内坍缩,而当今将没有任何已知的物理机制能底滞恒星陆续坍缩,它终于会坍缩成一个无穷小的点——奇点。因为奇点无穷小,所以它的密度是无穷大的。
视界之内——黑洞
听取狭义抗论,当恒星塌缩到肯定半径的时间,其外面的遁逃快慢将射程光速,而后养成一个光速不能跑步的时空地域,迷信家称之为事变视界,缩写视界。台端平淡听到的黑洞平实视界包裹着的那个时空地域。而视界的半径并非是无穷小的,所以它的密度也并失误无穷大。听取迷信家的估算,一颗一倍太阳质地的白矮星的半径约为数千公里,而一颗1倍太阳质地的中子星半径则独一约10公里,一个1倍太阳质地的黑洞半径则独一约3公里。看起来黑洞跟中子星的大小差不太多,在同一个量级,所以照然看,黑洞照旧是寰宇中密度最大的天体。
黑洞密度之谜
但是,跟我辈会晤的常的物体区别,以至跟常的大质地天体也区别,黑洞的密度并失误安谧的,以至不像白矮星和中子星这种蒙茏天体同样质地越大密度越大。黑洞是反过去,质地越大密度颠倒越小……
这是如何回事呢?台端明确,常的物体,在同样的密度下,质地会与个头儿成反比,也平实质地拢,个头儿会等鳞片拢。但黑洞不相同,因为基础狭义抗论,黑洞的视界半径有个很孤僻的特色,平实它与质地是成反比的。这稀奇古怪的收效由史瓦西半径公式给出:
这公式看起来没不拘额外的,既如果把内中的c换成v,而后找头一下信念定位,它修习上平实一条遁逃快慢公式。但是,当诉说你这是一个天体的半径策画公式,这就很稀奇古怪了,你发生这公式里质地M与半径R是成反比的!如果你还没看进去那儿稀奇古怪,那你再调查球个头儿公式:
个头儿与半径3次方成反比,而史瓦西半径公式里质地与半径成反比……再听取密度公式:ρ=m/V,这轻贱,同样质地下,个头儿越大密度越小。当你把三条公式放一齐就会发生,质地拢1倍,个头儿将拢3次方倍,很赫然,密度就小襟了。所以对待一个以视界界定的黑洞,它的质地越大,密度就越小。