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黑洞不只由恆星生成,有的與宇宙同齡,小的瞬間消失,人類也能造

黑洞是一種非常奇葩的事物,它不只是宇宙中的一種天體,也可以通過粒子撞擊製造出來,這樣的黑洞比原子都要小得多,可以說比一些常說的中子、電子等基本粒子還小,我們也可以把它理解為一種基本粒子。在歐洲大型強子對撞機使用之前,就有科學家擔心對撞機中的粒子會撞出這種「微型黑洞(量子黑洞)」,因為高速對撞的基本粒子在撞擊的一刻,基本已經達到了黑洞形成的條件,產生微型黑洞並不奇怪。所以理論上人類如今已經具備了製造黑洞的能力。

科學家們擔心這種黑洞的出現會導致可怕的後果,因為黑洞有無所不吸的特性,只要不消失,它就會越吃越大,越大越吃,但理論物理學家霍金解釋了這樣的「量子黑洞」存在時間都非常短,因為「霍金輻射(黑洞表面的量子湮滅逃逸現象)」會讓它在瞬間蒸發掉,所以即使人類已經製造出這種微型黑洞來,在觀測中也很難發現它們。

強子對撞機中產生黑洞模擬圖

宇宙中存在的黑洞也有很多種,不過大都質量比較大,通過大質量恆星超新星爆發形成的黑洞,質量基本都在太陽質量的三倍以上,這樣的黑洞通常被叫做恆星級黑洞,這種黑洞也是宇宙中最常見的、數量最多的黑洞,在我們的銀河系中,可能就有上千萬個,最大的恆星級黑洞或在太陽質量的萬倍左右,不過這樣大的恆星級黑洞在宇宙中極為少見,大部分的恆星級黑洞都在太陽質量的3-100倍之間。

但是宇宙中也有著很多超過太陽質量10萬倍甚至百億倍的黑洞,這樣的黑洞都是星系級黑洞了,它們通常都位於星系的中心,其巨大的質量產生的引力場,可以通過吸引其他恆星等天體的方式主導一個星系的運行。已知最大的星系級黑洞名為Ton618,它屬於一個類星體,質量達到了太陽的660億倍,天文觀測也發現它發出了宇宙中已知最為明亮的光,超過了整個銀河系光度的2000倍。

那麼星系級黑洞是怎麼來的呢?一般認為這樣的黑洞不可能由恆星爆炸形成,而是誕生於宇宙之初,要解釋它們的起源,就必須要說到宇宙大爆炸了。

已經被廣泛認同的宇宙大爆炸理論認為我們的宇宙原本起源於一個奇點,這個點在最初的時刻因為某種力量的失衡而發生了爆炸,大爆炸開始的時候,能量開始轉化為物質,然而由於這個時候的宇宙還很小,所以宇宙密度也比較大,而且宇宙的整體溫度也非常高,在某些區域中一些物質極為緻密的地方,高溫高壓的環境符合黑洞形成的條件,於是就直接形成了一些黑洞,這樣的黑洞也被稱為原生黑洞、原初黑洞或原始黑洞。它們形成的時間大部分都在過宇宙誕生之後的一分鐘以內,所以這樣的星系級黑洞基本都與宇宙同齡。

其實不管是哪種黑洞,都是在極高溫高壓的情況下形成的,它們的形成過程也並不複雜,只要物質達到了黑洞所需要的高溫高壓的條件,理論上就會形成黑洞,所以要製造一個黑洞,只要集中質量或能量到逃脫速率超過光速的程度,黑洞就會誕生。因此無論是粒子撞擊、恆星爆炸、還是物質能量的高密度聚集,都是可以創造黑洞的。


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