黑洞有大有小 。超巨黑洞的质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍 。小黑洞的质量与太阳基本处于一个数量级,主要由质量相当于太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸形成 。超巨黑洞位于星系中心,据推测每个星系都有,质量一般约为星系总质量的0.5% 。2002年10月,欧洲科学家宣布了银河系中心存在超巨黑洞的最佳证据 。他们说,过去20年中,科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况,尤其对一颗名为S2的星体的运行轨道进行了跟踪研究,最终得出结论:S2附近确实存在一个巨型黑洞 。质量是太阳7倍的S2,以每小时1.8亿公里的高速每15.2年绕银河系中心一周 。之所以如此高速,是因为它周围存在黑洞,“害怕”被黑洞“吞噬” 。经过计算,这一黑洞距地球2.6万光年,质量是太阳的370万倍 。银河系中心黑洞每年“食量”不足地球质量的1% 。黑洞“食量”是根据它吞噬“食物”时发出X射线的强弱程度计算出来的 。科学家还提出,如果黑洞获得了源源不断的“食物供给”,就可能从相对安静的状态中“醒来”,处于活跃状态中 。
2.黑洞的种类
按组成来划分,黑洞可以分为两大类 。一是暗能量黑洞,二是物理黑洞 。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成,它内部没有巨大的质量 。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转,其内部产生巨大的负压以吞噬物体,从而形成黑洞 。暗能量黑洞是星系形成的基础,也是星团、星系团形成的基础 。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成,具有巨大的质量 。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时,我们称之为奇点黑洞 。暗能量黑洞的体积很大,可以有太阳系那般大 。但物理黑洞的体积却非常小,它可以缩小到一个奇点 。
3.暗能量黑洞的形成
根据科学家们的推算,宇宙大爆炸大约发生在137亿年以前 。宇宙大爆炸之后,就形成了宇宙 。它由两部分组成 。一是由暗能量组成的世界,称之为黑暗世界;二是物质组成的世界,称之为物质世界 。黑暗世界以旋涡场的形式存在,整个宇宙空间都被各种不同大小的旋涡场所充满 。而物质世界则主要是以宇宙尘埃的形式存在,它们不均匀分布在各个旋涡场之中 。在一个如星系般大小的旋涡场中,以Ep来表示宇宙尘埃绕它的旋涡中心运动的总动能 。该旋涡场内的暗能量则分为两部分 。一部分为旋涡中心的暗能量,以En1来表示 。另一部分为旋涡中心之外的暗能量,用En2来表示 。以En来表示星系的总暗能量,则有En=En1+En2 。宇宙尘埃的运动是由暗能量来推动的 。当En=Ep时,暗能量将全部转化为宇宙尘埃运动的动能 。在这种情况下,旋涡场处于一种平衡状态,它既不收缩,也不膨胀 。
下面分几种情况进行讨论 。
(1).恒星的形成
当旋涡场内的宇宙尘埃很多时,Ep值比En大很多,即暗能量的旋转负荷太重 。在旋涡场的旋转角速度不变的情况下,我们可以得到宇宙尘埃绕旋涡中心运动的总动能公式,如下所示:
Ep=MpVp2/2=Mp(ωR)2/2…………(6)
上式中,Vp为宇宙尘埃绕旋涡中心运动的平均速度,Mp为旋涡场中宇宙尘埃的总质量,ω为旋涡场的旋转角速度,R为宇宙尘埃到旋涡中心的平均距离 。根据这条公式,当宇宙尘埃向旋涡中心靠近时,Ep值就会减少 。当Ep值比En大很多时,旋涡场的转动负荷太重 。在这种情况下,旋涡场必定收缩,宇宙尘埃必定向旋涡中心靠近,最后沉积到旋涡中心处变成沉积物 。随着时间的推移,旋涡中心处的沉积物越来越多,最后变成了一颗恒星 。恒星形成之后,当En=Ep时,其余的宇宙尘埃就再也不能沉积到旋涡中心 。这些余下的宇宙尘埃就会在较小的旋涡场中形成围绕恒星运动的自转行星 。
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