黑洞似乎只有两种大小。一种是太阳质量的5-100倍左右,称为“恒星质量黑洞”,另一种称为“超大质量黑洞”,是太阳质量的一百万到十亿倍。到底发生了什么?这两个大小之间的黑洞去了哪里?为什么质量范围不再变化?黑洞有可能非常小,或者像最新研究显示的那样巨大吗?
当有关大型强子对撞机的信息首次出现在互联网上时,一些危言耸听者声称它将创造一个毁灭地球的黑洞。微小的黑洞虽然看起来不太现实,但是在一些理想条件下还是可以存在的,只是这个时候需要更多的维度。我们知道,引力还没有强大到足以将亚原子粒子压缩到小到足以坍缩成黑洞,因为坍缩的大小小于最小可测长度—— 普朗克
如果我们能够找到一个微小的黑洞,这将改变我们对引力在量子尺度上如何工作的理解,甚至意味着解释引力多维空间的存在。然后在粒子加速器中可以创造出微小的黑洞,但只能存在很短的时间。
这些黑洞将在1048纳秒内衰变,因此没有足够的时间吞噬整个星球,因此即使微小的黑洞确实存在,也没有什么可担心的。恒星质量的黑洞不是捏造的。人们对它们的形成了解很多。当巨星耗尽燃料时,它们会坍缩成超新星。如果剩余的核心大约是太阳质量的三倍,其余的恒星就会自行坍缩,形成黑洞。
这些黑洞可以吞噬附近的物质,或者合并中子星或其他黑洞,使它们变得更大。可以想象,如果一个恒星级黑洞只是不停地吞噬物质,最终会达到人们认为存在于几乎所有大型星系中心的超大质量黑洞的大小。但是物质落入黑洞是有速度限制的,所以需要数十亿年才能增大到超大质量黑洞的大小。因为我们观察到质量是太阳数十亿倍的黑洞是在大爆炸后数亿年形成的,所以一定有别的东西在起作用。
超大质量恒星的形成原理是天文学中最大的谜团之一,一些对立的观点各有利弊。例如,一种观点认为它们可能形成于巨型种子黑洞中,这种黑洞已经非常大了,种子黑洞还在继续吞噬物质,并不断增加。这些大型种子黑洞将是质量为太阳25万倍的恒星残余。如此大的恒星非常罕见,这使得巨型种子黑洞几乎不可能存在。另一种观点认为,黑洞是几个中等大小黑洞的产物。中等黑洞可能是由致密星云中的恒星碰撞形成的,然后它们移动到星系的中心并在那里合并。如前所述,尽管黑洞的大小范围似乎存在差距,但几乎没有证据表明存在中等大小的黑洞。除了超大质量黑洞,可能还有更大的宇宙黑洞。
最近的一个观点是,太阳黑洞的质量可能是一万亿倍,是我们迄今发现的最大黑洞的十倍以上。提出这一提议的研究人员称之为巨型黑洞。超大质量黑洞的解释对这些庞然大物来说毫无意义。它们的存在要求人们重新思考黑洞的形成原理。也许黑洞的最大尺寸是有上限的,从微小到超大的所有范围都可能存在黑洞。
但目前我们唯一能确定的是,黑洞有两种大小。我们不确定是否存在更大的黑洞。毫无疑问,科学家们将继续探索各种大小的黑洞,因为黑洞不仅吸收光线,还让我们着迷。你可能认为巨型黑洞是由超大质量黑洞结合形成的,但parsec问题使得结合过程无法实现。
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