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中等质量黑洞为什么很少,小质量和大质量黑洞却很多?

黑洞因其实体的不可见性,在人们的眼中具有了一定的神秘色彩。

中等质量黑洞为什么很少,小质量和大质量黑洞却很多?

黑洞实体之所以不可见,是因为在黑洞强大引力的作用下,黑洞实体周围的一定区域的逃逸速度超越了光速,既然光都无法离开这个范围,这个范围对于我们而言就是永恒的黑暗,而这个不可见的范围边界就被称之为黑洞视界。

黑洞具有神秘色彩,却并不稀有,因为恒星级的黑洞大多是由恒星演化而成的,而恒星在宇宙中是一种非常常见的天体,正是因为有了大量恒星的存在,氢以上的元素才能够形成并遍布于整个宇宙,铁以下的元素通过恒星的聚变过程形成,而铁以上的元素则在恒星晚年的超新星爆发过程中形成。宇宙中到底有多少恒星呢?这是一个很难回答的问题,总之很多很多,仅银河系中恒星的数量就在1000亿颗到4000亿颗之间。

生活在仅有一颗恒星的太阳系之中,我们很容易误会恒星是一种稀有的天体,但实际上在银河系中,如太阳一般的恒星要以千亿来进行计算,而宇宙中如银河系一般的星系,保守估计也要有数万亿个,所以宇宙中恒星的数量真的是太多了。

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当然了,并不是所有的恒星都会演化为黑洞,像太阳这样的恒星在燃料耗尽之后只能够坍缩为一颗白矮星,而质量更大的恒星则会坍缩为中子星,只有质量达到太阳质量30倍以上的恒星才能够最终坍缩为黑洞。不过恒星在超新星爆发的过程中会抛撒大量的物质,所以黑洞最终形成后往往没有如此大的质量,最小黑洞的质量可能只有太阳的三倍左右,不过由于它的密度无限大,所以拥有远超恒星的引力。

质量在太阳质量30倍以上的大质量恒星,它们的寿命通常是非常短暂的,因为质量越大,氢核聚变就越剧烈,燃料消耗的速度就越快,有些恒星的寿命甚至于还不到1000万年,而宇宙已经138亿岁了,所以宇宙中恒星级黑洞的数量也就可想而知了,保守估计,仅在银河系之中,恒星级黑洞的数量就能够达到上亿个。

宇宙中除了有由恒星演化而成的恒星级黑洞之外,还有着质量和视界半径都极为巨大的星系级黑洞,这些黑洞的质量可以达到太阳质量的百万倍以上,如此巨大的黑洞足以带动极大范围的宇宙物质运动起来,所以围绕这些星系级黑洞通常会形成规律运动的庞大星系,我们所在的银河系就是一个典型的例子,它的动力之源就是位于银河系中心的星系级黑洞,我们称之为人马座a*。

在宇宙诞生之初,一些区域的物质高度密集,在相互引力的作用之下,这些物质开始凝聚坍缩,这就是星系级黑洞的由来,几乎每一个星系级黑洞都是与宇宙年龄相近的。

中等质量黑洞为什么很少,小质量和大质量黑洞却很多?

星系级黑洞虽然历史久远,但它的数量也并不算少,正如我们所说,每一个星系的中心都存在着一个星系级的黑洞,而宇宙中星系的数量保守估计也在万亿以上,虽然星系级黑洞的数量不能与小个的恒星级黑洞相比,但着实也是不少了。在宇宙中,无论是大质量的星系级黑洞,还是相对质量较小的恒星级黑洞都很多,而只有一种黑洞非常稀少,那就是中等质量的黑洞。什么是中等质量的黑洞呢?一般就是指那些质量在太阳百倍以上、十万倍以下的黑洞。通常而言,恒星坍缩为黑洞后,即使大量吸附了周围的物质,也很难将自身质量提升到太阳质量的百倍以上,那么中等质量黑洞是从何而来的呢?

中等质量黑洞的成因一般有两个,第一个就是和星系级黑洞一样,产生于宇宙诞生之初。

只不过这些黑洞所诞生的区域没有充足的物质,所以它们并没有变得多余庞大,没能成为星系的主宰,而是成为了一个中等质量的黑洞。而中等质量黑洞的第二个成因就是由小质量的恒星级黑洞合并而来。

黑洞会吸收周围的物质,而当两个黑洞进入到相互的引力范围之内时,便会发生合并,当然,这个合并的过程并不是一蹴而就的,而是非常漫长的。从中等质量黑洞的两个成因可知,这些情况发生的概率是相当小的,所以中等质量黑洞的数量也就极为有限。目前在银河系之中,已知的中等质量黑洞只有一个,而且还不能完全确定。

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