假如有星系文明的技术,那如何来建造一个黑洞呢( 二 )


当到达一个临界点时 , 即重力大于电子所能产生的压力 , 那么费米气体则会完全坍缩 。 发生这种情况的临界质量大约为1.44倍的太阳质量 , 这被称为钱德拉塞卡极限 。 所以只要不断给白矮星添加质量超过这个极限 , 白矮星就会进一步坍缩 。 但它仍然不会坍缩成一个黑洞 。

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中子星
在白矮星中 , 主要压力由等离子体的电子引起 , 而原子核发挥的作用要小得多 。 但是当一颗白矮星坍缩时 , 原子核的压力仍然存在 。 电子坍缩会与质子合并产生中子 , 留下的是中子费米气体 , 这就是中子星 。
所产生的中子星再次达到压力和重力的平衡 。 通过计算可得 , 一颗约2倍太阳质量的恒星会被压缩成直径约为15公里的中子星 。 因为中子比电子重得多 , 所以要给中子星添加更多的质量 , 才能达到中子坍缩的临界点 。
在简单的中子气体模型中 , 无论添加多少质量 , 中子星的尺寸在大约10-15公里处呈平稳状态 。 当然 , 事实并非如此简单 。 当质量不断增加 , 星体的密度也会逐渐增加 , 直到一个临界点就会形成黑洞 。 当天体的半径小于其史瓦西半径时 , 将会形成一个黑洞 。 对于任何给定的质量 , 可以很容易地计算出这个半径 。 例如 , 地球的史瓦西半径大约是一厘米 , 所以一个地球质量的黑洞大约只有一颗玻璃珠大小 。
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黑洞
因此 , 为了创造一个黑洞 , 只需给中子星不断添加质量 , 直到它的史瓦西半径大于中子星的半径 。 这个极限被称为奥本海默极限 , 大约为3倍太阳质量 。 天文学家在星系中观测到很多中子星 , 其最高质量约为太阳的3倍 。
所以建造一个黑洞就像建造一颗恒星 , 只要把足够多的物质聚集到一个足够小的体积中 , 这就是宇宙的运作原理 。
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