黑洞具有强大的引力,甚至连光都无法逃脱,甚至无法直接观测到。 科学频道 Kurzgesagt 在一部动画中发布了大量科学内容,解释了人类迄今观测到的最小和最大的黑洞是什么,以及它们有多大。
经典物理学的角度来看,黑洞持续吞噬周围的物质, 质量将增加到无穷大。
那么,黑洞是如何生长的,它能长到多大呢?
我们甚至不知道是否存在最小的黑洞。
如果它真的存在,它可能是宇宙中最古老的,比大爆炸后产生的原子还要古老。
可能存在的最小黑洞重约1万亿公斤,比质子还小。
即使它的质量与地球相同,它也只比硬币大一点。
我们还不能观察到最小的黑洞,因为它们可以达到这么小的尺寸。
现在,让我们继续讨论黑洞,黑洞的存在确实得到了证实。
当一个天体被充分压缩并在其自身质量下坍缩时,黑洞就会出现。原始物体的质量越重,黑洞就越大。
在今天的宇宙中,只有当最激烈的事件发生时,如中子星的融合和超新星爆炸,才会产生一种称为恒星黑洞的黑洞。
太阳的质量为1.989×10^30千克,但已知最小的恒星黑洞重量约为太阳的2.7倍,直径约16千米。
第二个最小的恒星黑洞是一个叫做“独角兽”的黑洞,它与红巨星“V723”形成了一颗双星。它的直径是太阳直径的24倍,3000万公里,据认为它的轨道只有17.2公里宽。
在已知的恒星黑洞中,M33 X-7一直被认为是最大的。这个黑洞继续一点一点地吞噬附近的蓝巨星,围绕黑洞旋转的物质由于摩擦而升温,发出比太阳亮50万倍的光。M33 X-7的重量只有太阳的15.65倍,直径为92公里。
黑洞要长得更大,就必须吸收周围的许多恒星,或者与其他黑洞结合。
虽然很难检测黑洞的融合,但确实存在成功检测的情况。
两个巨大的黑洞在距离地球170亿光年的星系中合并,释放的引力波的能量超过了银河系中所有恒星在过去4400年中产生的能量。2019年观测到的引力波事件“GW190521”被认为是产生一个新的大黑洞。据报道,由这种合并产生的黑洞质量是太阳的142倍。
有一段时间,人们发现黑洞的质量是“太阳的150倍”,然而,突然间发现一个巨大的黑洞,其大小是“太阳的数百万倍”。
自宇宙诞生以来,我们本不应该有时间吸收恒星并成长得如此之大,因此,超大质量黑洞被认为在与恒星黑洞不同的过程中诞生。
为了解释为什么超大质量黑洞变大,人们提出了类星(Quasi-star),也称黑洞星,是一类在宇宙早期形成的拥有极大质量的假想恒星。与现代恒星依靠核心内核聚变不同的是,类星的能量来源于恒星体内部的中心黑洞。 我不知道Quasi-Star是否真的存在,但可以解释产生超大质量黑洞的过程。
类星(Quasi-star)的大小使得太阳在并排放置时看起来像一粒沙子。这颗类星(Quasi-star)的质量是太阳的几千倍,据认为在形成时由于自身重量而坍塌,形成了一个超大质量黑洞。
以这种方式产生的超大质量黑洞比太阳重,其大小比地球大。
超大质量黑洞几乎位于所有星系的中心。
人马座A*(Sagittarius A*,简写为Sgr A*,星号*读作“star”或“星”)是个位于银河系中心的特大质量黑洞。它位于星座人马座和天蝎座的边界附近,大约位于黄道以南5.6°,视觉上接近蝴蝶星团(M6)和尾宿八(天蝎座λ)。人马座A*的质量是太阳的400万倍,而直径只是太阳的17倍。
超大质量黑洞位于星系的中心,但并非像在太阳系中扮演太阳的角色。
太阳占太阳系总质量的99.86%,但超大质量黑洞通常占星系总质量的0.001%。据说星系不是像太阳系那样受重力控制,而是受暗物质的影响。
据说天鹅座A有一个超大质量黑洞,质量是太阳的25亿倍,直径147亿公里。如果这个黑洞取代了太阳,它将大到足以吞没整个太阳系。
这个黑洞吸收了如此多的物质,据估计,由喷出的磁性和气体形成的射电波瓣的半径约为500000光年和2.5个银河系。
另一个超大质量黑洞位于室女A星系(又称梅西耶87,简称M87)。这个黑洞的质量是太阳的65亿倍,也是第一个被拍摄到阴影的黑洞。
此外,据说还有:极大质量黑洞(Ultramassive black hole)指质量大于100亿倍太阳质量的黑洞。它超越了这些超大质量黑洞。
此外,还有黑洞“超大黑洞”,它进一步向上移动这些超大质量黑洞。
其中一个“OJ 287” 是一个蝎虎座BL型天体,的质量大约是太阳的180亿倍,足够容纳三个太阳系。
“TON 618”的黑洞比OJ 287大,TON 618是一个位于猎犬座靠近银道坐标北极并拥有极高亮度的类星体,具体说TON 618属于无线电噪类星体,并发出宽的吸收谱线。TON 618内部存在的黑洞可能是可观测宇宙质量最大的黑洞之一,等于660亿倍太阳质量。足够容纳11个太阳系。
由于TON 618离地球很远,因此只能观测到100亿年前的情况。 这是观测史上最大的黑洞,但宇宙中肯定有更大的黑洞。
由于无法观测黑洞的实际大小,因此通过计算重力对周围物质的影响来得出。 在动画中,根据各种论文计算大小和质量。
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