宇宙中的某些天体,如中子星和白矮星,具有极高的密度。例如,白矮星的密度大约为每立方厘米1吨,而中子星的密度则在每立方厘米8000万至20亿吨之间。尽管这些密度巨大,但它们仍然存在一个明确的密度上限。 黑洞密度的难题 黑洞的密度问题令科学家们颇感困惑。
因此,其密度 ρ=m/V=1000kg/2*10^-7 立方米,计算结果为 1912045889 kg/m^3,或 912*10^13 kg/cm^3。这个密度远超任何已知物质的密度,接近白矮星的理论密度。 白矮星是恒星演化的一个阶段,其质量超过太阳质量的4倍时,可能会演变为中子星。
宇宙中最大的黑洞Ton618,质量是太阳的660亿倍,直径3840亿公里,距离我们104亿光年的类星体,在1970年第一次被人类发现。TON 618是一个非常遥远和非常明亮的类星体,这是一个巨大的星系中心的超大质量黑洞的巨型吸积盘。
在广义相对论中,黑洞中存在一个“奇点”,这个奇点的体积为零、密度为无穷大。任何物体跌入黑洞后,最终都会粉身碎骨地撞到奇点上。然而,奇点只是计算得来的产物,在真实的物理世界中,密度为无穷大的状态不应该出现。
奇点拥有近乎无限的密度,由此产生极其强大的引力,以至于哪怕是拥有29979458km/s速度的光子,只要足够接近黑洞,都会被它毫不客气地吸进去。
没有人知道黑洞的密度,黑洞是否存在都是个未知数。黑洞只是一个假说而已,纯粹空想的假说,没有任何依据。
1、白矮星是一种很特殊的天体,它的体积小、亮度低,但质量大、密度极高。它的密度在1000万吨/立方米左右。中子星很小,一般直径只有10千米,质量却和太阳差不多,质量下限是10个太阳的质量,上限是30个(据爱因斯坦的广义相对论,可以达到这个水平).是一种密度比白矮星还高的超密度恒星。
2、白矮星的密度虽然不低,但远不及中子星。中子星之所以名为“中子星”,是因为在坍缩过程中,原子核内的电子与质子发生对撞,转化为中子,形成了高密度的中子物质。中子星的密度极高,一个高尔夫球大小的中子星物质,其质量可以达到数十亿吨。相比之下,黑洞的密度更加极端。
3、中子星的密度远超其他常见天体,因为它的质量极大而体积相对较小,这种极端的密度使得中子星成为宇宙中已知的最密天体之一。 黑矮星是理论上白矮星能量耗尽后的最终状态,由于其密度极高,它被认为是一个无法发出光和热的天体。
黑洞的定义:即使物体以光速离开星球表面,也无法完全逃离星球引力。只能说明黑洞的质量很大,体积很小,密度也很大,但绝对不是质量无限大,体积无限小。
黑洞的密度与其质量和体积之间存在着复杂的关系。黑洞的质量越大,密度越高。然而,密度的概念在黑洞的表面变得模糊,因为黑洞的真正特征是其事件视界。事件视界和引力场 在黑洞的事件视界内部,引力场极强,以至于光也无法逃脱。这是因为黑洞质量坍缩成无限小的点,使得其引力场无限增强。
如何理解黑洞空间。微观角度原子和电子中间距离十万八千里(比喻),他们的不同排列组成了物质。但黑洞里,原子和电子距离可能无限压缩接近,这个推理可参考客观测的中子星密度。所以万物皆空,但黑洞可能相对实心。因为银河系中心黑洞质量计算错误,所以无法理解它如何约束整个银河系。
黑洞,平均密度大约是每立方厘米2亿吨。对于质量为10倍太阳质量的黑洞,基本上就是原子核的密度,也就是中子星的密度(核心部位或达百亿吨),所以比太阳大10到20倍的恒星,经历超新星爆发之后都会变成中子星。
科学家预测的最小黑洞质量为普朗克质量,大约是27毫克。由于霍金辐射的效应,这样的微型黑洞存在的时间极短。例如,一个质量为5克的小黑洞会在10^-23秒内蒸发,在这个过程中释放出大约450太焦耳的能量,这相当于10万吨TNT炸药爆炸产生的能量。
理论上,黑洞的质量并无上限,任何质量只要被压缩到足够高的密度,都可以形成黑洞。通常,恒星死亡后形成的黑洞质量较大,约是太阳质量的十倍,即10^30千克。而在一些星系中心,也存在质量更大的黑洞,可能达到太阳质量的百万倍,即10^36千克。黑洞的质量越大,占据的空间也越大。
特大质量黑洞,质量巨大,从几十万到数亿倍太阳质量不等。它们存在于巨大星系中心,拥有巨大能量,对星系产生深远影响。目前发现的最大恒星质量为300个太阳质量,但形成特大质量黑洞还远未达到这一质量。特大质量黑洞可能由小黑洞融合而成,这一理论有待证实。中等质量黑洞的存在支持了这种融合理论。
超大质量黑洞质量可达太阳质量的数百万倍甚至数十亿倍,其事件视界半径极大。例如,银河系中心的超大质量黑洞,质量约为400万倍太阳质量,事件视界半径大约为1700万公里。此外,黑洞引力的影响范围其实远超事件视界。在距离黑洞较远处,虽然物质不会被无情吞噬,但也会受到其引力扰动。