宇宙黑洞是怎样形成的

网上有关“宇宙黑洞是怎样形成的”话题很是火热，小编也是针对宇宙黑洞是怎样形成的寻找了一些与之相关的一些信息进行分析，如果能碰巧解决你现在面临的问题，希望能够帮助到您。

黑洞本质上也是天体。

黑洞是由大质量恒星演化后期通过超新星爆发形成的。

当大质量恒星演化到后期时，外层气体膨胀，成为一颗红巨星或红超巨星，内核因重金属元素大量集聚，引力增强而收缩，形成按照元素原子量由大到小、由内向外逐层排列的“洋葱头结构”，如下图。

恒星中的核聚变反应到铁就停止了，因为在所有元素中，铁的原子内能是最低的。比铁轻的元素靠聚变反应释放能量，比铁重的元素靠裂变反应释放能量。只有铁，既不能以聚变的形式释放能量，也不能以裂变的形式释放能量。无论是使铁聚变还是裂变，都需要给铁原子核提供能量，而恒星中正常的核聚变反应产生的能量还不足以使铁原子核发生聚变或裂变。所以，当恒星中心形成铁，并积累到一定量后，恒星外面各层中的元素由于恒星膨胀造成的压力下降、温度下降、密度下降，各层中的核聚变反应就都会停止。

恒星是依靠内部核聚变反应产生的向外的辐射压与向内的引力相平衡来保持稳定的。核聚变反应停止了，向外的辐射压消失，而向内的引力不会改变，于是，在强大的引力下，恒星外层物质就会向内部坍缩。这个速度非常快，当外层物质接近中心的铁核时，其速度甚至高到接近光速。但铁核是的铁以简并态存在，不可压缩。于是，外层物质到达铁核时，仿佛撞到了一面无比坚硬的墙，在带给铁核巨大的动能的同时，会以几乎相同的速度反向冲出恒星，形成无比剧烈的内爆，这就是超新星爆发。铁核接受到的撞击能量使铁继续发生聚变反应，产生出一系列比铁更重的元素，如金、银、汞、铅等，一直到铀。铀是在宇宙中能够自然形成的最重的元素。元素越重，产生时所需要的能量越多，产生的量也越少，这也是宇宙中（包括地球上）越重的元素就越少的原因。

在超新星爆发时，恒星中原有的物质中的大部分都会随着内爆的发生而抛散在宇宙空间，只留下一少部分物质保留在恒星核心中。理论计算的结果是，如果保留下来的物质质量在1.44倍太阳质量以上（称为钱德拉塞卡极限，为白矮星的最高质量）、3.2倍太阳质量以下（称为奥本海默-沃尔可夫极限，中子星的最高质量），则会形成一颗大部分由中子构成的天体，称为中子星。如果保留下来的质量大于3.2倍太阳质量，那么这个恒星核心将不可避免地继续收缩，直到形成一个半径无限小、密度无限高的点，称为“奇点”，并在奇点外围形成一个光线无法穿越的区域，称为“视界”。在视界内部，由于物质高度集中，引力极强，其表面脱离速度（该天体的第二宇宙速度）等于光速，使其内部的所有物质（包括光线）都无法脱离其表面，而外部物质和光线进入视界后，也不再被外界观察到，仿佛是宇宙中的一个无底深渊，因此被称为“黑洞”。

黑洞就是这样形成的。

要形成一个黑洞，其原始恒星的质量至少要达到8倍太阳质量。或者说，8倍太阳质量以上的恒星，最终可能都会以黑洞的方式结束它们的一生。

2019年4月10日，人类历史上首个黑洞照片公布，由此拉开了黑洞探索的真正序幕，对于黑洞，我们对它的了解仍然是九牛一毛，甚至连它的冰山一角都没摸透。

关于黑洞的形成，目前的理论是这样的，某一个大质量恒星濒临灭绝，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程即停止，随后被压缩成一个密实的形体，同时也压缩了内部的空间和时间。这时候就有两种可能，一种是压缩极致到了极限，这时候会成为中子星，另一种突破极限，无限制地压缩下去，这时候就变成了黑洞！

但是黑洞有大有小，那些超大质量黑洞到底是怎么形成的呢？虽然我们了解恒星质量黑洞背后的过程，以及它们是如何从恒星的引力坍缩中形成的过程。但是星系中心惊人的庞然大物呢？那些超大质量黑洞（SMBH）可以增长到比太阳大数十亿倍的质量呢？他们是怎么变得这么大的呢？

超大质量黑洞是通过消耗气体和整个恒星而形成的

很明显，这些超大质量黑洞不是一开始就这么庞大。他们必须成长。从广义上讲，只有一种可能发生的方式：一个巨大的前恒星形态，随着时间的推移，通过合并和吞噬，它变得足够大，有一天会成为一个超大质量黑洞。

问题是，研究表明，形成这些大质量始祖体的条件非常罕见，但是每个大星系的中心都有一个超大黑洞，这有点自相矛盾。超大质量黑洞的一个问题是它的数量太多了。天文学家非常确定在所有大星系的中心都有一个。那么它们是怎么从一颗坍塌的恒星变成一个如此巨大的物体？

科学家们认为，作为中小型黑洞前身的恒星，其形成的条件比先前想象的要广泛。他们的理论认为，这些前体恒星不仅通过吸积星际气体，而且通过吞咽其他较小的恒星而成长。

不过这一切都是从巨大的星际气体云开始的。在这些云层中，由于自身重力的作用，大质量恒星可能会坍塌。这些始祖恒星最终会演化成中小型恒星。

但是其中存在问题。研究表明，直接崩塌只能发生在金属丰度较低的云中，没有比氢和氦重的元素。氧和碳等较重元素的存在才会改变气体云的动力学。这些金属冷却了气体云，当气体自坍缩时，它会分裂成更小的云。这些较小的云团随后导致形成较小的恒星，而不是一个足够大的质量成为SMBH的前兆。因此，这些原始气体云的直接崩塌不能解释我们在星系中心看到的所有超大质量黑洞。

制造巨型黑洞的?原材料?

但是根据科学家的一个模拟，先前的研究是部分正确的。如果有足够的金属含量来冷却这些巨大的气体云，它们仍然会碎裂，从而形成许多较小的恒星。他们的研究表明，一股强大的气体会流向云中心，将较小的恒星吸引进来，被中心的大质量恒星吞没。这样一来，尽管云层破碎，形成了较小的恒星，但高金属含量的气体云仍然可以形成质量足够大的恒星，成为超大质量黑洞的前身。

不过这是科学家首次在富含重元素的云中发现如此大的黑洞前兆的形成。因此他们有理由相信，这样形成的巨星将继续成长，并演化成一个巨大的黑洞。

研究中的这个数字显示了从坍缩时刻到300年和600年间隔前恒星的增长。在模拟中，不同的行代表不同的金属丰度浓度。顶行表示没有金属含量的云，金属含量随着我们向下移动每行而增加。与以往的研究相比，这一模拟结果表明，即使来自金属丰度较高的气体云，大质量的前体恒星仍然可以形成。通过尘埃的冷却，它们随着气体的流入而移动，最后与中心恒星合并。因此，原恒星的质量增长几乎与云的金属丰度无关?

总的来说，巨型恒星是我们在几乎所有大星系中看到的中小型黑洞的前兆。这项研究，通过强有力的模拟，表明这些前体恒星比以前的研究显示，更容易在金属丰度更高的气体云中形成。不过这项研究并不能明确地告诉我们超大质量黑洞的形成，在未来，我们也许可以回答这个问题：星系中心的巨型超大质量黑洞是从哪里来的？

关于“宇宙黑洞是怎样形成的”这个话题的介绍，今天小编就给大家分享完了，如果对你有所帮助请保持对本站的关注！

本文来自作者[骆兰]投稿，不代表广硕号立场，如若转载，请注明出处：https://wap.ccguangshuo.com/gush/7337.html