首页 > 时间简史 > 第13章 黑洞(1)

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这对大质量恒星的终究归宿具有严峻的意义。如果一颗恒星的质量比昌德拉塞卡极限小,它最后会停止收缩,并且变成一种能够的终态即“白矮星”。白矮星的半径为几千英里,密度为每立方英寸几百吨。白矮星是由它物质中电子之间的不相容道理架空力支撑的。我们察看到大量如许的白矮星。环绕着天狼星转动的那颗是最早被发明的白矮星中的一个,天狼星是夜空中最亮的恒星。

他指出,一个质量充足大并充足致密的恒星会有如此强大的引力场,乃至连光芒都不能逃逸:任何从恒星大要收回的光,在还没达到远处前就会被恒星的引力吸引返来。米歇尔表示,能够存在大量如许的恒星,固然因为从它们那边收回的光不会达到我们这里,我们不能看到它们;但是我们仍然能够感到它们引力的吸引。这恰是我们现在称为黑洞的物体。它是名副实在的――在空间中的黑的浮泛。

为了了解黑洞是如何构成的,我们起首需求了解恒星的生命周期。开初,大量的气体(绝大部分为氢)受本身的引力吸引,而开端向本身坍缩而构成恒星。当它收缩时,气体原子越来越频繁地以越来越大的速率相互碰撞――气体的温度上升。最后,气体变得如此之热,乃至于当氢原子碰撞时,它们不再弹开而是聚合构成氦。如同一个受控氢弹爆炸,反应中开释出来的热使得恒星发光。这附加的热又负气体的压力降低,直到它足以均衡引力的吸引,这时气体停止收缩。这有一点像气球――内部气压试图负气球收缩,橡皮的张力试图负气球收缩,它们之间存在一个均衡。从核反应收回的热和引力吸引的均衡,使恒星在很长时候内保持这类均衡。但是,恒星终究会耗尽它的氢和其他核燃料。貌似大谬,实在不然的是,恒星初始的燃料越多,它则被越快燃尽。这是因为恒星的质量越大,它就必须越热才足以抵当引力。而它越热,它的燃料就被耗得越快。我们的太阳大抵充足再燃烧50多亿年,但是质量更大的恒星能够在1亿年这么短的时候内哄尽其燃料,这个时候标准比宇宙的春秋短很多了。当恒星耗尽了燃料,它开端变冷并收缩。随后产生的环境只要比及20世纪20年代末才初次被人们了解。

但是我们信赖,在宇宙中存在大很多的天体,比方星系的中间地区,它们遭遭到引力坍缩而产生黑洞;一名在如许的物体上面的航天员在黑洞构成之前不会被扯开。究竟上,当他达光临界半径时,不会有任何非常的感受,乃至在通过永不回返的那一点时,都没重视到它。但是,跟着这地区持续坍缩,只要在几个钟头以内,感化到他头上和脚上的引力之差会变得如此之大,乃至于再将其扯破。

现在,我们从奥本海默的事情中获得一幅如许的图象:恒星的引力场窜改了光芒在时空中的途径,使之和如果没有恒星环境下的途径不一样。光锥是表示闪光从其顶端收回后在时空中传播的途径。光锥在恒星大要四周略微向内弯折。在日蚀时察看从悠远恒星收回的光芒,能够看到这类偏折征象。跟着恒星收缩,其大要的引力场变得更强大,而光锥向内偏折得更多。这使得光芒从恒星逃逸变得更加困难,对于远处的察看者而言,光芒变得更暗淡更红。最后,当恒星收缩到某一临界半径时,大要上的引力场变得如此之强,使得光锥向内偏折得这么短长,乃至于光芒再也逃逸不出去 。按拍照对论,没有东西能行进得比光还快。如许,如果光都逃逸不出来,其他东西更不成能:统统东西都会被引力场拉归去。如许,存在一个事件的调集或时空地区,光或任何东西都不成能从该地区逃逸而达到远处的察看者。现在我们将这地区称作黑洞,将其鸿沟称作事件视界,而它和刚好不能从黑洞逃逸的光芒的那些途径相重合。

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