史瓦西半径
史瓦西半径是以德国天文学家卡尔·史瓦西的名字命名的。1916 年,史瓦西计算出不旋转不带电荷的黑洞的史瓦西半径(旋转黑洞、带电荷黑洞与旋转带电荷的黑洞的情况稍许不同)。任何天体的半径小于史瓦西半径都会坍缩成为一个黑洞,而史瓦西半径也就是黑洞视界的半径,也就是说一个天体的原先半径相等于坍缩成为黑洞之后的视界半径。 史瓦西半径与其质量成正比,而密度则与体积成反比。太阳的半径是地球半径的109倍,但太阳的史瓦西半径并非只是地球史瓦西半径的109倍,而是33万多倍,因为两者的史瓦西半径之比就是两者的质量之比。所以,太阳的史瓦西半径约为3公里,10个太阳质量的天体的史瓦西半径是30公里,而地球的史瓦西半径只有约9毫米,月球的史瓦西半径仅约0.1毫米。如果由于某种原因,太阳的体积被压缩至半径3公里以下、地球被压缩至半径9毫米以下、月球被压缩至半径0.1毫米以下,它们也都会在没有事先经过任何热核聚变反应的情况下自然地坍缩成为黑洞,而它们的视界半径也分别为3公里、9毫米与0.1毫米。
宇宙中最大的与最小的黑洞
天体之间体积相差越大,它们的史瓦西半径与密度之比也呈指数式的增长。体积极小的天体,只有密度极大,才能在自身的引力作用下坍缩成为一个黑洞;反之,体积极大的天体,即使密度极低也照样具有足够的引力坍缩成为一个黑洞。一个相等于珠穆朗玛峰质量的天体只具有比1个纳米小得多的史瓦西半径,没有任何可以想象得出来的原理能够解释这么高的密度。但这还远不是最小的黑洞。还有质量相当于一辆汽车的黑洞,直径约为10-24米(原子核的半径是10-15米)。还有质量为100个氢原子(质子)的黑洞,它的直径又会是多少呢?另一方面,超大质量黑洞的密度却非常之低,甚至比空气的密度还要低得多,这就是为什么已知最大的超大质量黑洞(SDSS J140821.67+025733.2)的质量为1960亿个太阳质量,而直径却大至1万2千亿公里。如果按照太阳的密度,1960亿个太阳质量的天体的直径约为80亿公里,而该黑洞的直径却是1万2千亿公里,是前者的150倍,所以密度仅是太阳的密度的337.5万分之一。这也绝不是宇宙中最大体积的黑洞。预计宇宙中的一些怪兽级黑洞会在超星系团坍缩期间继续增长到大约100万亿个太阳质量,它们的体积又会是多少呢?
宇宙就是在一个巨大无比的大黑洞爆炸之中诞生的?
如果宇宙有朝一日因为引力作用坍缩成为一个奇点,那么我们不妨也可把宇宙大爆炸之前或再次坍缩为奇点之后的虚空看成是一个巨大无比的黑洞(其密度远小于目前宇宙6个质子/立方米的平均密度),而把将膨胀到极限的宇宙看作是一个将坍缩为黑洞的天体。这个宇宙级“黑洞”或这个将坍缩为“黑洞”的“天体”的史瓦西半径是多少呢?我们不妨计算一下:1. 可观察宇宙的普通物质质量约为5500万亿亿个太阳质量,加上暗物质、暗能量约为1亿亿亿个太阳质量(普通物质占总质量的4.9%);2. 根据阿兰·固斯的宇宙膨胀定律计算,不可观察宇宙的总质量约为可观察宇宙总质量的1500万亿亿倍,所以不可观察宇宙的总质量约为1500万亿亿亿亿亿个太阳质量;3. 1个太阳质量的黑洞的直径约为6公里,所以1500万亿亿亿亿亿个太阳质量的直径约为1亿亿亿亿亿亿公里(1000亿亿亿亿亿光年)。由此得出宇宙大爆炸之前或再次坍缩为奇点之后的虚空的史瓦西半径是500亿亿亿亿亿光年,为不可观察宇宙的半径的2亿亿亿倍(密度为目前宇宙6个质子/立方米的密度的2亿亿亿分之一)、可观察宇宙的半径的1亿亿亿亿亿倍。如果黑洞的史瓦西半径的原理确实同样适用于宇宙,那么,宇宙是否一直膨胀到目前的不可观察宇宙的直径的2亿亿亿倍时才会或就会停止膨胀呢?宇宙停止膨胀之后是否会再次坍缩为一个奇点或一个宇宙级的“黑洞”呢?宇宙膨胀到上述的尺度需要再花多少年呢?而再次坍缩为一个奇点或宇宙级的黑洞又需要再花多少年呢?这些可能永远都属于宇宙级别的迷。
黑洞的奇点、事件视界与史瓦西半径
地球围绕太阳的轨道与已知第三大黑洞(TON 618)的体积之比
史瓦西半径
史瓦西半径是以德国天文学家卡尔·史瓦西的名字命名的。1916 年,史瓦西计算出不旋转不带电荷的黑洞的史瓦西半径(旋转黑洞、带电荷黑洞与旋转带电荷的黑洞的情况稍许不同)。任何天体的半径小于史瓦西半径都会坍缩成为一个黑洞,而史瓦西半径也就是黑洞视界的半径,也就是说一个天体的原先半径相等于坍缩成为黑洞之后的视界半径。
史瓦西半径与其质量成正比,而密度则与体积成反比。太阳的半径是地球半径的109倍,但太阳的史瓦西半径并非只是地球史瓦西半径的109倍,而是33万多倍,因为两者的史瓦西半径之比就是两者的质量之比。所以,太阳的史瓦西半径约为3公里,10个太阳质量的天体的史瓦西半径是30公里,而地球的史瓦西半径只有约9毫米,月球的史瓦西半径仅约0.1毫米。如果由于某种原因,太阳的体积被压缩至半径3公里以下、地球被压缩至半径9毫米以下、月球被压缩至半径0.1毫米以下,它们也都会在没有事先经过任何热核聚变反应的情况下自然地坍缩成为黑洞,而它们的视界半径也分别为3公里、9毫米与0.1毫米。
宇宙中最大的与最小的黑洞
天体之间体积相差越大,它们的史瓦西半径与密度之比也呈指数式的增长。体积极小的天体,只有密度极大,才能在自身的引力作用下坍缩成为一个黑洞;反之,体积极大的天体,即使密度极低也照样具有足够的引力坍缩成为一个黑洞。一个相等于珠穆朗玛峰质量的天体只具有比1个纳米小得多的史瓦西半径,没有任何可以想象得出来的原理能够解释这么高的密度。但这还远不是最小的黑洞。还有质量相当于一辆汽车的黑洞,直径约为10-24米(原子核的半径是10-15米)。还有质量为100个氢原子(质子)的黑洞,它的直径又会是多少呢?另一方面,超大质量黑洞的密度却非常之低,甚至比空气的密度还要低得多,这就是为什么已知最大的超大质量黑洞(SDSS J140821.67+025733.2)的质量为1960亿个太阳质量,而直径却大至1万2千亿公里。如果按照太阳的密度,1960亿个太阳质量的天体的直径约为80亿公里,而该黑洞的直径却是1万2千亿公里,是前者的150倍,所以密度仅是太阳的密度的337.5万分之一。这也绝不是宇宙中最大体积的黑洞。预计宇宙中的一些怪兽级黑洞会在超星系团坍缩期间继续增长到大约100万亿个太阳质量,它们的体积又会是多少呢?
宇宙就是在一个巨大无比的大黑洞爆炸之中诞生的?
如果宇宙有朝一日因为引力作用坍缩成为一个奇点,那么我们不妨也可把宇宙大爆炸之前或再次坍缩为奇点之后的虚空看成是一个巨大无比的黑洞(其密度远小于目前宇宙6个质子/立方米的平均密度),而把将膨胀到极限的宇宙看作是一个将坍缩为黑洞的天体。这个宇宙级“黑洞”或这个将坍缩为“黑洞”的“天体”的史瓦西半径是多少呢?我们不妨计算一下:1. 可观察宇宙的普通物质质量约为5500万亿亿个太阳质量,加上暗物质、暗能量约为1亿亿亿个太阳质量(普通物质占总质量的4.9%);2. 根据阿兰·固斯的宇宙膨胀定律计算,不可观察宇宙的总质量约为可观察宇宙总质量的1500万亿亿倍,所以不可观察宇宙的总质量约为1500万亿亿亿亿亿个太阳质量;3. 1个太阳质量的黑洞的直径约为6公里,所以1500万亿亿亿亿亿个太阳质量的直径约为1亿亿亿亿亿亿公里(1000亿亿亿亿亿光年)。由此得出宇宙大爆炸之前或再次坍缩为奇点之后的虚空的史瓦西半径是500亿亿亿亿亿光年,为不可观察宇宙的半径的2亿亿亿倍(密度为目前宇宙6个质子/立方米的密度的2亿亿亿分之一)、可观察宇宙的半径的1亿亿亿亿亿倍。如果黑洞的史瓦西半径的原理确实同样适用于宇宙,那么,宇宙是否一直膨胀到目前的不可观察宇宙的直径的2亿亿亿倍时才会或就会停止膨胀呢?宇宙停止膨胀之后是否会再次坍缩为一个奇点或一个宇宙级的“黑洞”呢?宇宙膨胀到上述的尺度需要再花多少年呢?而再次坍缩为一个奇点或宇宙级的黑洞又需要再花多少年呢?这些可能永远都属于宇宙级别的迷。
黑洞的奇点、事件视界与史瓦西半径
地球围绕太阳的轨道与已知第三大黑洞(TON 618)的体积之比
超大质量黑洞平均密度可以很低,甚至比空气密度还要低。这是因为史瓦西半径与其质量成正比,而密度则与体积成反比。由于球体(如非旋转黑洞的事件视界)体积是与半径立方成正比,而质量差不多以直线增长,体积增长率则会更大。故此,密度会随黑洞半径增长而减少。(维基百科)
mass Approx.
radius