黑洞是如何形成的

M87黑洞是人類用事件視界望遠(yuǎn)鏡拍攝到的第1個(gè)黑洞，該黑洞的照片已于2019年4月10日晚9：00發(fā)布供全人類欣賞。照片中的中間陰影部分是黑洞本體所在的位置，而外圍的火紅亮色部分是它的吸積盤。

M87星系中心黑洞的質(zhì)量是太陽(yáng)的64億倍。地球的質(zhì)量高達(dá)60萬(wàn)億億噸，然而太陽(yáng)的質(zhì)量是地球的33萬(wàn)倍，然而M87星系中心黑洞的質(zhì)量又是太陽(yáng)的64億倍，可以想象它該有多么巨大。

根據(jù)照片中這個(gè)黑洞的質(zhì)量，通過(guò)史瓦西半徑公式計(jì)算就知道這個(gè)黑洞的視界直徑可達(dá)200億公里，相當(dāng)于太陽(yáng)到海王星軌道距離的4倍多，可以說(shuō)放下柯伊伯帶內(nèi)的整個(gè)太陽(yáng)系都沒(méi)有問(wèn)題。再比如太陽(yáng)的直徑才不過(guò)139萬(wàn)公里，這個(gè)黑洞的直徑已經(jīng)相當(dāng)于太陽(yáng)直徑的1萬(wàn)多倍，是地球到太陽(yáng)距離的130多倍。

那么我們所看到的照片中陰影部分就是黑洞的本體嗎？其實(shí)黑洞的本體沒(méi)那么大，因?yàn)橥ǔＲ^(guò)黑洞本體直徑三倍距離的地方，物質(zhì)才可以被我們目睹，所以圖片中那個(gè)陰影部分直徑應(yīng)該是中心黑洞直徑的3倍左右，其長(zhǎng)度或在500億公里以上，所以光陰影部分就能并排放下幾萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)，放下整個(gè)太陽(yáng)系也是綽綽有余。

而黑洞外面的吸積盤的直徑是中心陰影部分的3～5倍左右，那么吸積盤的直徑就應(yīng)該是1500～2500億公里。

黑洞是怎么形成的呢？中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究員陸由俊對(duì)記者說(shuō)：“目前比較明確的是恒星級(jí)質(zhì)量的黑洞是恒星塌縮的遺骸;而大質(zhì)量黑洞則有可能由其它機(jī)制產(chǎn)生的中等質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)長(zhǎng)大而成?！?/p>

所有的恒星都是核聚變反應(yīng)爐，在其中，輕元素（主要是氫）聚合成重元素。核聚變過(guò)程提供了恒星一生的大部分能量。不過(guò)，最終，核燃料耗盡，由中心產(chǎn)生的能量再也無(wú)力對(duì)抗外殼巨大的重量，引力開始起主宰作用。

1928年，印度研究生薩拉·瑪尼安·錢德拉塞卡乘船來(lái)英國(guó)劍橋?qū)W習(xí)天文學(xué)。在來(lái)英途中，錢德拉塞卡算出在耗盡所有燃料之后，多大的恒星可以繼續(xù)對(duì)抗自己的引力而維持自己——這就是所謂的“錢德拉塞卡極限”，約為1.44倍太陽(yáng)質(zhì)量。

陸由俊解釋說(shuō)：“這一數(shù)值對(duì)大質(zhì)量恒星的最終歸宿具有重大意義。一般來(lái)說(shuō)，如果一顆恒星的質(zhì)量不到太陽(yáng)質(zhì)量的9倍，最終會(huì)形成白矮星;9～25個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量左右的恒星會(huì)演化至超新星爆發(fā)，再最后塌縮為中子星;而約25個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量之上的恒星會(huì)形成黑洞?！?/p>

當(dāng)這一恒星收縮到某一臨界半徑（“史瓦西半徑”，以德國(guó)物理學(xué)家、天文學(xué)家卡爾·史瓦西的名字命名，他是使用愛因斯坦廣義相對(duì)論方程證明黑洞的確能夠形成的第一人）時(shí)，其表面上的引力變得如此之強(qiáng)，以至于光線再也逃逸不出去。

根據(jù)相對(duì)論，沒(méi)有東西能行進(jìn)得比光還快。如果光都逃逸不出來(lái)，其他東西更不可能：所有東西都會(huì)被引力場(chǎng)拉回去。這樣，就出現(xiàn)了一個(gè)事件的集合或時(shí)空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者——我們將這一區(qū)域稱謂黑洞，將其邊界稱作事件視界。? ? ? ? ? ?（摘自《科技日?qǐng)?bào)》）