恒星演化到末期会变成白矮星、中子星以及最神秘的天体黑洞。

前文我们讲到白矮星和中子星的超高密度令人难以置信。

白矮星的密度达到1立方厘米1000吨的程度。

而中子星更是令人恐怖，中子星的密度可以达到1立方厘米10亿吨的恐怖程度！

那大家一定想知道比中子星还神秘的天体黑洞是什么样的呢？

那么黑洞是什么呢？

黑洞是在爱因斯坦的广义相对论中提出的一种宇宙天体。

根据相对论的内容，当一个天体的质量足够大，而体积足够小，那么这个天体的引力就会大到使逃逸速度大于光速，所以连光都无法逃离这个天体的束缚。

而这个天体就黑洞。

1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个解，如果将大量物质集中于空间足够小的地方，会使周围存在一个奇妙的界面，也就是"视界"，在这个视界内，光都无法逃离出去。视界范围内就是黑洞了。

这种存在于理论中的奇妙天体在1969年被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为"黑洞"，从此传播世界。

在这里需要给大家科普一个天文概念"史瓦西半径"。

史瓦西半径的含义是，如果特定质量的物质被压缩到一定的半径值之内，将没有任何已知类型的力可以阻止该物质在自身引力的条件下行成一个黑洞。

咱们通俗一点讲。

比如逃离地球的速度最少要达到7.9km/s以上才行，而这个值是跟地球半径和质量有关的，而如果假设把逃离地球的速度设定成光速，也就是30万公里/s时，地球在质量不变的情况下，需要多大的半径才能有这个引力？

1916年卡尔·史瓦西首次发现了史瓦西半径，通过相对论和牛顿定律计算得出，把地球压缩到9毫米的半径，才能使物体逃离地球的速度达到光速！

也就是说史瓦西半径就是一个天体能让光都无法逃离的临界边界半径。这个由史瓦西半径形成的界面就是"视界"。

所以通过这个公式可以计算出如果知道某一个天体的质量，那么就能计算出这个天体的史瓦西半径，而如果该天体实际的半径在史瓦西半径内，那么这个天体就能形成一个黑洞，因为连光都无法逃脱。

所以一般研究黑洞就是以"视界"，也就是史瓦西半径的界面作为黑洞表面。

通过史瓦西半径公式可以计算出：

太阳的史瓦西半径大约只有3000米，地球是9毫米，而一个质量相当于喜马拉雅山的物体史瓦西半径只有1纳米！

那么黑洞的密度有多大呢？

白矮星那1立方厘米1000吨的密度都已经让人难以置信了，而更厉害的中子星1立方厘米10亿吨更是让人瞠目结舌。

而且中子星的超高密度和超小体积，最厉害的中子星的逃逸速度已经达到了15万公里/s。

其实黑洞理论上的密度是相当惊人的，特别是黑洞形成时的密度，比中子星还要高很多。

我们知道任何物质都是由原子构成的。

而把一个物体放在白矮星上时，会瞬间被白矮星的重力压到连原子都碎裂开，变成原子核和自由电子，电子间的相互作用力，就是电子简并压力支撑住白矮星的重力坍塌。

如果白矮星的质量足够大，达到1.44倍太阳质量时（钱德拉塞卡极限），电子简并压力都无法支撑住重力。

这个时候原子核也被压碎，组成原子核的中子和质子分离开来，质子和电子因为正负电荷互相结合，形成中子，中子间的相互作用力抗拒着重力形成稳定的结构，

这时候整颗星球就变成了全部由中子构成，也就是有着恐怖密度的中子星。其实中子星就相当于是一个巨大的原子核。

而如果中子星的质量再大，超过3倍太阳质量（奥本海默极限），那么连中子都无法存在，直接被重力碾碎。所有的物质都会往重心点下沉，形成一个密度极大，体积极小的天体，这就是黑洞。

黑洞和中子星都是超大质量恒星末期的超新星爆发中诞生的。

之前咱们说过吃一勺白矮星，一勺中子星是什么效果。

那吃一勺黑洞呢？

按小质量黑洞看的话，如果把一立方厘米的黑洞吃下去。如果你在地球上，那么不会像中子星会爆炸那样，黑洞可不会爆炸。

因为一立方厘米的黑洞质量已经大过地球了，地球会被黑洞吸走。地球会迅速变成一个岩浆球，越来越缩小，越来越亮。

而且还能顺带把月球也给吸过来。两个星球一起被扯碎，吸入黑洞。至于你……

但是黑洞由于其超强的引力，会吸取周围的宇宙物质和天体，形成围绕在黑洞旁边的积吸盘。

黑洞也会源源不断的吸收物质，增加其质量。

这时候以视界计算，黑洞的体积增长的会质量的增加更快，密度就会降低。特别是质量越大的黑洞，密度反而更小，甚至比白矮星的密度还小！

但是这并不能影响黑洞的性质，因为质量越大，史瓦西半径会增大的更多。

假如一个天体的密度为1立方厘米1000吨，也就是白矮星的密度，而其质量为1.5亿个太阳质量，那么它的史瓦西半径就会超过它的自然半径，也就形成了黑洞。

如果黑洞的质量再大，甚至密度都比空气还要低，但是丝毫无法影响它成为一个黑洞！

虽然黑洞是由质量在30倍太阳质量以上的超大恒星演化而来的，但是通过成长能形成超大质量黑洞。

超大质量黑洞是一种黑洞的类型，它的质量基本上在100万倍至数百亿倍的太阳质量之间。

有的超大质量黑洞的质量能达到太阳质量的数十亿倍，甚至有百亿倍的！

2019年4月10日公布的黑洞照片，就是M87星系的中心黑洞，质量就是太阳的65亿倍！

天文学家发现基本上每个星系中央都有一个超大质量黑洞。

比如我们的银河系中心就有个超大质量黑洞。这个黑洞离我们2.6万光年，质量是太阳的430万倍，统领着整个银河系的运作。它的史瓦西半径达到1270万公里。

目前人类发现的质量最大的黑洞是离我们104亿光年的黑洞ton618，质量是太阳的660亿倍，史瓦西半径达3840亿公里。

好了，今天就讲到这里吧，黑洞其实还有很多的秘密等待我们去发掘。