黑洞的密度有多奇葩?极小的极大,极大的极小,内部是啥没人知道

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宇宙中的天体各自都有其密度的限度,比如像白矮星和中子星,白矮星的密度大概是每立方厘米1吨左右,中子星的密度大致是每立方厘米8000万到20亿吨之间,虽然它们的密度都很大,但是还都是有限度的,那么黑洞呢?它的密度有多大?

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关于黑洞的密度情况,实际上是一个相当让科学家们头痛的问题,任是天文物理学家们也没研究清楚,因为即便只考虑黑洞的视界体积,它的密度也并没有一个等级和限度,而且根据质量的不同,黑洞的大小也很不一样,因为其质量与体积的大小根本不成固定数值的比例,可以说是十分奇葩。

如果知道黑洞的质量,那么它的体积是可以算出来的,这方面有一个专门的计算公式,叫做“史瓦西半径公式”,列式为:Rs = 2GM/c^2 ,其中Rs为史瓦西半径,G为引力常数,M为质量,c为光速,根据这个公式,如果知道一个天体的质量,设定光速为逃逸速度,就很容易计算出相应的半径,那么这个半径就是该天体的“史瓦西半径”。

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既然能计算,那就可以算出密度了,如果把地球这么大质量的物体(5.965亿亿吨)压成一个黑洞,根据这个公式来计算,那么这个黑洞的史瓦西半径只有0.9厘米,算下来其体积也就3立方厘米,然而这其中却有着近6亿亿吨的质量,可以说是密度大得惊人了。

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然而,如果把太阳压成一个黑洞,那么它的史瓦西半径将会是3公里,也就是说太阳会成为一个直径六公里的大黑球,然而太阳的质量只是地球的33万倍,直径6公里的大黑球装下33万个3立方厘米的小黑球是远远不止的,所以这就很不成比例。

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我们再看银河系中心黑洞,它的质量是430万倍太阳,然而这个大黑球的直径为近5000万公里,装下430万个直径6公里的太阳黑洞更是远远不止。由此也可见,把质量越小的东西变成黑洞,那么它的密度就越高,质量越大的东西压成黑洞,那么它的密度就越低。

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有人曾计算把整个宇宙的质量看作一个黑洞,发现它的直径会在千亿光年以上,其体积会比现在的宇宙还大,若把宇宙的所有物质均匀分布到这个宇宙级黑洞中,那么就会发现它的密度比我们所说的真空还空。

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然而像如上这么解释黑洞的密度就正确了吗?其实根本不是!因为我们上面说的都是黑洞的视界范围的大小,也就是说,我们刚才都是从可以观察到的黑洞的边界上来算的,但是黑洞视界范围并不代表就是到了黑洞这个天体上,只是里面的东西我们看不到了而已,就好像我们从太空看地球,不能说到了地球大气层就算到了地球上,因为距离地球表面还有数百公里呢!所以作为天体的黑洞很可能只是黑洞视界范围内一个极小的能量球,这个能量球才是真正的黑洞天体,然而它的质量和体积有着什么样的关系?至今的天文观测手段对此一无所见,就连天文物理学家也没有对此形成广泛认同的理论。

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所以,黑洞的密度到底有多大?现在没有人说得清,我们听到的声音通常都是黑洞内部有一个体积无限小,质量无限大,密度无限大的奇点,但其实这样讲是不客观的,然而我们现在又对黑洞的内部世界一无所知,所以关于黑洞这个天体的真正密度,所有的地球人都还不知道!