什么是黑洞？有多大？

黑洞（英文：Black hole）是根据广义相对论所预言、在宇宙空间中存在的一种质量相当大的天体和星体（非一个“洞”）。黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽后，发生引力坍缩而形成。黑洞的质量是如此之大，它产生的引力场是如此之强，以致于任何物质和辐射都无法逃逸，就连传播速度最快的光（电磁波）也逃逸不出来。由于类似热力学上完全不反射光线的黑体，故名黑洞。

根据史瓦西解，如果一个引力天体的半径小于一个特定值，天体将会发生坍塌，这个半径就叫做史瓦西半径。在这个半径以下的天体，其中的时空严重弯曲，从而使其发射的所有射线，无论是来自什么方向的，都将被吸引入这个天体的中心。因为相对论指出在任何惯性座标中，物质的速率都不可能超越真空中的光速，在史瓦西半径以下的天体的任何物质，都将塌陷于中心部分。依据广义相对论的推演，黑洞中存在拥有无穷大密度的“引力奇点”，被戏称为“上帝憎恶的裸奇点”。在在“史瓦西半径”内，由于黑洞奇点巨大的质量而形成的超强引力，以至于连光子都不能逃出黑洞，所以这就是黑洞的“黑”之所在。[10]

史瓦西半径由下面式子给出：

G是万有引力常数，M是天体的质量，c是光速。对于一个与地球质量相等的天体，其史瓦西半径仅有9毫米。

黑洞是大质量恒星演化至终极时的残骸。大质量恒星（质量大于7倍太阳质量）在核聚变反应已到终结时，形成“洋葱头”结构，就是从恒星的外层向内层分别由不同的核聚变产物所占据，依次是氢、氦、碳、氧、氖，再向内是26号元素铁之前的各种元素。恒星的核聚变反应到铁就终止了，铁的核能是所有已发现元素中最低的，不能再用提高温度的方法使铁发生聚变反应。此时整个恒星的核聚变反应停止，向外发射的、用于抵抗恒星向内收缩的辐射压就下降了，于是因引力作用而向内的收缩重新开始，恒星变得极不稳定。当恒星外围物质以近乎自由落体的速度到达铁核时，撞上了一堵无比坚硬的墙（就是铁核），撞击和收缩造成铁核表面温度急剧升高，使恒星发生无比剧烈的内爆，将铁核外的物质以近光速的速度炸开(这个过程叫铁芯灾变)，这就是超新星爆发。在外围物质向周围空间飞散的同时，铁核向内再次收缩。密度迅速升高，铁原子被巨大的压力压碎，电子被压入原子核。当铁核部分被压缩后达到史瓦西半径时（r=2GM/C^2，式中：r为史瓦西半径，G为引力常数，M为恒星剩余质量，C为光速），其密度会比原子核的密度还要高，其引力就会强大到连光也无法逃离，从而使其在远处无法被观测到，靠近时也只能感受到其巨大的引力，而无法看到。所有过于靠近的物质（包括光线）都会落入其中，仿佛是一个黑色的陷井，因此被称为“黑洞”。

黑洞的大小不一定。理论上，从基本粒子大小的黑洞，到恒星大小、星系大小的黑洞都可能存在。其中基本粒子大小的黑洞是在宇宙大爆炸后，物质刚刚形成时产生的，它的质量在数千万吨到数亿吨，大小是一个基本粒子大小。恒星大小、星系大小的黑洞是在宇宙演化过程中形成的，质量也就是恒星或星系的质量。甚至我们现存的整个可观察宇宙也有可能是一个黑洞。因为从可观察宇宙的质量计算，史瓦西半径恰好是120－150光年，与可观察宇宙的大小一样。这就意味着我们现存的整个可观察宇宙也有可能是一个黑洞。

　　发现迄今最大黑洞是太阳质量的70倍。

　　北京时间2019年11月28日凌晨,国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST),研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞,并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限,颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

　　在此之前，2015年3月1日，北京大学吴学兵教授等人在一个发光类星体里发现了一片质量为太阳120亿倍的黑洞，并且该星体早在宇宙形成的早期就已经存在。科学家称，如此巨大的黑洞的形成无法用现有黑洞理论解释。

　　该发现对2014年之前的宇宙形成理论带出了挑战。至2015年的宇宙理论认为，黑洞及其宿主星系的发展形态基本上是亘古不变的。

　　德国麦克斯普兰喀天文机构的研究员布拉姆·维尼曼斯(BramVenemans)说道，最新发现的黑洞体量相当于太阳的400亿倍，科学家编号为S5 0014+81，比先前发现的同时期黑洞的总和还大出一倍。而在银河系的中央潜伏的黑洞比太阳大20倍-500万倍。

　　黑洞是一种本身不发光、密度非常大的神秘天体。它具有超强吸引力,任何物质,包括速度最快的光也无法从它身边逃离。根据质量的不同,黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。这其中,恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的,是宇宙中广泛存在的“居民”。理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞,但迄今为止,天文学家仅在银河系发现了约20颗恒星级黑洞——而且都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的,质量均小于20个太阳质量的黑洞。

　　黑洞的大小是地球的几倍

天文知识

　　最新发现的黑洞是太阳的70倍，一个太阳的质量是1989×10 千克，而太阳的质量是地球的330000倍。

　　太阳质量是用于测量恒星或如星系类大型天体的质量单位。它的大小等于太阳的总质量，大约1989×1030 千克(一般取20×1030 千克)。太阳质量是地球质量的33万倍。

　　大家公认的地球质量为5965×10^24kg

　　经过历时4年、耗资数十万美元的计算，华盛顿大学的物理学家默科维茨博士和贡德拉克教授说，地球的质量约为5965×10^24kg，这个计算结果将在4月30日由美国物理协会宣布。

　　这两位物理学家说，他们对影响每个星球的引力常数得出了迄今最精确的计算结果。尽管人们早已知道光速和音速，但是科学界一直未能解决引力常数。知道引力常数就能计算出星球的质量。

　　对于天文学家和物理学家们来说，这一突破具有极其重大的意义。英国伯明翰大学物理学家斯皮克博士说，这一计算结果“大大出乎科学家们的预料”。

　　我们人类居住的地球，是个非常巨大的球体。第一个测量出地球质量的人是谁他就是英国科学家亨利·卡文迪许(1731一1810)。1798年，他通过巧妙实验，间接测量出地球巨大的质量数值，被人们誉为“第一个称地球的人”。

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top3金牛座

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Top2巨蟹座

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Top3双鱼座

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