黑洞的质量集中在更小的区域内,这是黑洞引力比恒星引力大的主要原因。
一颗超大质量(大于10倍太阳质量)的恒星,在演化末期就有可能通过超新星爆发的形式坍缩成黑洞,期间会损失大量的质量;也就是说,这颗黑洞的质量是小于塌缩前恒星质量的,但是黑洞的引力,却比恒星大很多。
根据引力定律,似乎质量越大的物体,产生的引力越大,这是否和上面的情况矛盾呢?
当然不是!我们在考虑质量和引力关系时,一般把物体看作点质量,但实际当中绝大部分物体并不能看成点质量,尤其是宇宙中的天体,质量分布在一定空间内,更不能看成完全的点质量。
就拿我们太阳来说,质量高达2*10^30kg,半径约70万公里,平均密度是水的1.4倍,表面重力加速度是地球的27倍。
但是太阳质量对应的黑洞,史瓦西半径只有3公里,远远小于太阳的实际半径,而且黑洞的质量集中于黑洞内部的奇点,理论上奇点的半径无限小,密度无穷大,所以黑洞附近的引力足以让光线都无法逃离,黑洞的质量,只是决定了黑洞引力的影响范围而已。
理论上恒星的质量上限在200~300倍太阳质量之间,黑洞的质量没有上限,但是黑洞的质量下限是普朗克质量(约10^-5g),所以恒星质量高于黑洞质量是很正常的事。
比如人类发现并确认的首颗黑洞,是距离地球6000光年的天鹅座X-1,由一颗约30倍太阳质量的超巨星和一颗8.7倍太阳质量的黑洞组成。
恒星在主序星时期,内部进行着剧烈的核聚变反应,释放大量能量和恒星引力相抗衡,一旦恒星的核聚变材料消耗殆尽,恒星就会塌缩成黑洞、中子星或者白矮星。