史瓦西黑洞的由來 它的形成過程是怎樣的?

2023-03-31 16:09:44

史瓦西黑洞是天文學界提出來的另一個黑洞說法，史瓦西黑洞是直接由較大的恆星演化出來的，質量大概是太陽的8倍左右，史瓦西黑洞的理念早在18世紀就被提出了，再後來經過無數人的研究它已經是最尋常的黑洞，史瓦西黑洞形成的過程是怎樣的呢？

史瓦西黑洞是什麼？

史瓦西黑洞就是所謂「尋常黑洞」，它是直接由較大的恆星演化而來的。恆星到晚期時核燃料消耗殆盡，輻射壓(光壓)急劇減弱，星體在其自身引力的作用下坍縮。若質量(指原恆星的質量)大於8倍的太陽，其產物就是黑洞。在宇宙空間裡，此類黑洞具多數，其最大質量一般不超過50倍太陽。從數學上來說，史瓦西黑洞就是其外部的引力場符合史瓦西解的黑洞。史瓦西研究的是在絕對真空中完全球對稱的，在塌縮過程中沒有絲毫物質異動。不帶電荷，沒有絲毫旋轉的，標準理想化恆星的塌縮過程，以及它內外時空的場方程解。

史瓦西黑洞的由來：

黑洞的概念最早出現是1798年，當時拉普拉斯根據牛頓力學計算出，一個直徑為太陽250倍而密度與地球一樣的天體，其引力足以捕獲其發出的光線而成為一個暗天體。1939年，奧本海默根據廣義相對論證明一個無壓球體在自身引力作用下能坍縮到直徑小於某個臨界半徑且無自轉的時候，這個黑洞就稱為球對稱的史瓦西黑洞。

自從史瓦西給出了愛因斯坦場方程的解以後，許多種類的黑洞模型先後被科學家從愛因斯坦場方程的框架下產生出來。所提出的黑洞類型，儼然形成了一個黑洞家族。其中，最為尋常的是史瓦西黑洞，它是被研究討論的首要成員。

史瓦西黑洞如何形成？

史瓦西黑洞就是所謂的「尋常黑洞」，它是直接由較大的恆星演化而來的。恆星到晚期時核燃料消耗殆盡,輻射壓急劇減弱,星體在其自身引力的作用下坍縮。我們知道，黑洞是一個超大質量的高密度天體，並且可以將一切物質吸進黑洞中去。而史瓦西黑洞是是其外部的引力場符合史瓦西解的黑洞。

史瓦西研究的是在絕對真空中完全球對稱的，在塌縮過程中沒有絲毫物質異動，不帶電荷，沒有絲毫旋轉的，標準理想化恆星的塌縮過程，以及它內外時空的場方程解。可以說史瓦西黑洞是所有尋常黑洞的發祥地。而史瓦西黑洞本身是一個不會旋轉、不帶電荷的黑洞，而奇點便是黑洞異性的來源。

奇點，是黑洞奇異性的來源，也就是黑洞中允許相對論和量子理論同時大規模作用於同一個物體的源泉。任何接觸到奇點的物質（包括場）必然被奇點摧毀，被分解為純粹的基本粒子和時空單體，即使是形成這個黑洞、這個視界、這個奇點的恆星，也將被它摧毀而不再對黑洞產生任何影響。

拓展：黑洞的其他分類

1.超大質量黑洞

假如一個天體的密度為1000噸/立方米（水在普通條件下的密度是1噸/立方米），而其質量約為1.5億個太陽質量的話，它的史瓦西半徑會超過它的自然半徑，這樣的黑洞被稱為是超大質量黑洞。絕大多數今天觀察到的黑洞的跡象來自於這樣的黑洞。一般認為它們不是由星群收縮碰撞造成的，而是從一個恆星黑洞開始不斷增長、與其它黑洞合併而形成的。一個星系越大其中心的超大質量黑洞也越大。

2.恆星黑洞

假如一個天體的密度為核密度（約  千克/立方米，相當於中子星的密度）而其總質量在太陽質量的三倍左右則該天體會被壓縮到小於其史瓦西半徑，形成一個恆星黑洞。

3.微黑洞

小質量的史瓦西半徑也非常小。一個質量相當於喜馬拉雅山的天體的史瓦西半徑只有一納米。暫時沒有任何可以想像得出來的原理可以產生這麼高的密度。一些理論假設宇宙產生時會產生這樣的小型黑洞。