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)量是太陽的64億倍。地球的質(zhì)量高達(dá)60萬億億噸，然而太陽的質(zhì)量是地球的33萬倍，而M87星系中心黑洞的質(zhì)量又是太陽的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)于太陽到海王星軌道距離的4倍多，可以說放下柯伊伯帶內(nèi)的整個(gè)太陽系都沒有問題。再比如太陽的直徑才不過139萬公里，這個(gè)黑洞的直徑已經(jīng)相當(dāng)于太陽直徑的1萬多倍，是地球到太陽距離的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)黑洞的本體沒那么大，因?yàn)橥ǔＲ^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，其長度或在500億公里以上，所以光陰影部分就能并排放下幾萬個(gè)太陽，放下整個(gè)太陽系也是綽綽有余。

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？中國科學(xué)院國家天文臺研究員陸由俊對記者說：“目前比較明確的是恒星級質(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。核聚變過程提供了恒星一生的大部分能量。不過，最終，核燃料耗盡，由中心產(chǎn)生的能量再也無力對抗外殼巨大的重量，引力開始起主宰作用。

1928年，印度研究生薩拉·瑪尼安·錢德拉塞卡乘船來英國劍橋?qū)W習(xí)天文學(xué)。在來英途中，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倍太陽質(zhì)量。

陸由俊解釋說：“這一數(shù)值對大質(zhì)量恒星的最終歸宿具有重大意義。一般來說，如果一顆恒星的質(zhì)量不到太陽質(zhì)量的9倍，最終會(huì)形成白矮星;9～25個(gè)太陽質(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)太陽質(zhì)量之上的恒星會(huì)形成黑洞。”

當(dāng)這一恒星收縮到某一臨界半徑（“史瓦西半徑”，以德國物理學(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)相對論，沒有東西能行進(jìn)得比光還快。如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能：所有東西都會(huì)被引力場拉回去。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)域稱為“黑洞”，將其邊界稱作“事件視界”。

（摘自《科技日報(bào)》）