把地球压缩成花生,能到一个黑洞?

爱因斯坦在发展相对论时,他发现方程中有一些非常奇怪的东西——它拥有强大的引力,可以破坏空间,甚至可以改变时间。

爱因斯坦在很长一段时间,拒绝相信现实中存在这类天体,认为肯定会有特殊的机制限制其出现。然而,随着科学的发展,人类找到了这类天体,甚至发现宇宙中存在大量类似天体。

它就是物理学的极限理论——黑洞。

把地球捏成花生大小,你得到一个黑洞

任何天体坍塌到史瓦西半径附近,都会压缩成黑洞。

太阳的史瓦西半径为3千米,也就是说,把太阳压缩成一个小城镇,太阳就会坍塌成黑洞。地球的史瓦西半径只有9毫米,这意味着,地球需要压缩到花生大小,才能坍塌成黑洞。

史瓦西半径是通过相对论公式得到的特殊半径,关键的判定因素是天体的逃逸速度和光速对比。

人类想要逃离地球引力,只需要达到第二宇宙速度,11.2千米每秒;想要逃离太阳引力,需要达到第三宇宙速度16.7千米每秒。

如果一个天体坍塌后,天体半径小于史瓦西半径,那么天体的逃逸速度将大于光速。由于光都无法逃出,这个天体变得无比漆黑,也就成为黑洞。

黑洞实体半径与史瓦西半径?

黑洞的实体半径无法直接观测,人类能够看到的黑洞半径是史瓦西半径。

由于光线并非接触到黑洞才会被捕获,靠近黑洞一定距离的光线也会黑洞捕获,因此肉眼观察到的黑洞半径,要大于黑洞的实体半径,根据黑洞的自转情况,史瓦西半径也会有所不同。

银河系中心的超大质量黑洞,史瓦西半径大约是780万千米,接近400万个太阳质量。

史瓦西半径并非严格的计算推导,只是根据逃逸速度和光速,简单计算天体半径。

简单来说,史瓦西半径等于:物体质量×万有引力常数×2÷光速的平方。



超大质量黑洞

根据史瓦西半径,超大质量黑洞的自然半径要小于史瓦西半径,这意味着天体不需要坍塌,本身就是黑洞。

这样的黑洞,一般并不是由恒星坍塌而成,而是在宇宙初期就是黑洞,通过吞噬其他天体,与其他黑洞合并,逐渐形成超大质量黑洞。

超大质量黑洞,一般存在于星系的中心。

恒星黑洞

恒星黑洞是普通恒星终结的一种方式。

总质量在太阳三倍以上的恒星,在寿命的尽头会坍塌到史瓦西半径以内,形成一个恒星黑洞。

质量越小的物体,史瓦西半径越小,理论上来说,一个人类都可以坍塌成黑洞,但是1纳米大小的黑洞,也需要喜马拉雅山以上大小的天体。