太阳会变成黑洞吞噬地球吗?有什么科学依据吗?

如题所述

人类目前在宇宙中发现了两种黑洞,一种是恒星型黑洞,这是由大质量的恒星晚年坍缩后形成的,质量一般在3倍太阳质量至几十倍太阳质量之间。另一种是超大质量黑洞,这种黑洞的质量要在一百万个太阳质量以上,大的能够达到数百亿倍太阳质量以上,这种黑洞是如何形成的目前还不确定。


恒星是由一团物质依靠万有引力聚集在一起形成的,聚集过程中内部的温度及压强会逐渐升高,当达到能够点燃氢核聚变的程度,这一团物质就变成了恒星。中心处的核聚变释放出的能量会对抗着外层物质在引力作用下的坍缩。恒星到达晚年后,内部力量无法对抗外层的坍缩后,像太阳这样的质量不太大的恒星会坍缩成白矮星,质量大一些的经超新星爆发后坍缩成中子星、黑洞。要坍缩成黑洞,恒星的初始质量需要足够大,一般要达到30个太阳质量以上。这颗恒星在它的一生中会不断释放出能量,当它变成黑洞的时候,质量大约只剩下太阳质量的3倍。


黑洞给人的一般印象是有强大的引力,强大到连光也能吞噬进去,更不用说附近的物体了。于是有人想,恒星变成黑洞后会不会把整个星系都吞噬掉?这种可能性不会发生。从刚才恒星型黑洞的形成过程中可以分析出,大质量的恒星变成黑洞后质量会减少,恒星的质量减少后对周围行星的引力肯定也会减小。在恒星的质量逐渐减小的过程中,恒星与行星之间的距离会逐渐增大,外围的一些物体可能已经脱离了恒星引力的束缚。黑洞的强大引力只有在靠近黑洞时才能表现出来。

尽管黑洞威胁不到离它比较远的天体,不过在恒星型黑洞形成之前的超新星爆发足以毁灭掉它附近的行星。


超新星爆发是大质量的恒星在生命末期经历的剧烈爆炸,爆炸可能会持续几周至几个月,这几周至几个月的时间里释放出的能量足以和太阳在几十亿年里释放出的能量相当。如果在距离地球50光年内发生了超新星爆发,地球上的人类可能会就此灭绝。

太阳的质量还达不到发生超新星爆发的程度,太阳会发生的是氦闪,之后变成红巨星。变成红巨星后太阳的半径会陡增,能够蔓延到地球轨道附近。如果到了那一天,靠近太阳的水星、

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第1个回答  2023-05-03
首先宣布答案:不会。

太阳是一种恒星,恒星有点像有生命的个体,也会有从出生,壮年到死亡的演化历程。恒星肯定会“死亡”,但“死亡”的状态不一定是黑洞。至于太阳会不会变成黑洞,要从一些基本概念讲起。

一、什么是黑洞

1795年,有一位名叫拉普拉斯的老师根据万有引力定律指出,一个质量为M的天体,如果其半径小于

,它的逃逸速度将超过光速,即使光也无法从这个天体上逃逸出来。拉皮拉斯称呼此类天体为“暗星”,因为既然光都无法逃脱,那么必然看不见。不过这种“暗星”模型在当时看起来十分荒诞,拉普拉斯本人遂未对其展开深入的研究。

拉普拉斯

直到一百多年后的1915年,伟大的物理学家爱因斯坦创立了广义相对论,对经典万有引力作出新的解释,并给出了著名的爱因斯坦场方程:

这是一个复杂的张量方程,它的解连爱因斯坦本人也一筹莫展。令人意想不到的是,仅仅几个月后,在一战前线的战壕中,一名德国炮兵中尉给出了这个方程的精确解,这个炮兵中尉名叫史瓦西,他在参军之前就已经是德国科学院院士。这个精确解遂称为史瓦西解,它描述了一个静止,不带电,球对称的天体外部的引力场。令人惊异的是,史瓦西解表明,当天体的临界半径小于

(和拉普拉斯的计算结果完全一样)时,它的时空几何将出现奇异行为,天体将会发生坍缩,周围的物质及射线都将被吸入这个天体的中心无法逃脱。这种神奇的天体,后来被命名为“黑洞”。

史瓦西

简单来说,黑洞就是一种引力极大,密度极大,能吞噬周围(事件视界以内)一切物质包括光在内的特殊天体。

人类第一张黑洞合成照片

二、恒星的生命周期

那么黑洞这个“宇宙怪兽”是如何形成的呢?我们需要在恒星的生命周期中寻找答案。

恒星的诞生始于星云。星云是一种宇宙中由稀薄的气体或尘埃构成的天体。不同于天上主要由水(包含氢和氧)构成的白云,星云的主要成份是氢,其次是氦。虽然星云的密度很低,但由于面积分布实在是太大了(100光年),因此其总体质量是非常惊人的,一个普通星云的质量是太阳质量的上千倍。

星云不是漫威中的超级英雄,是真正的星云

宇宙中的星云,当质量或密度达到一定的程度,在一定的条件下(如星系碰撞造成的压缩和扰动)会发生引力坍缩,在万有引力的作用下,星云中原本相距较远的物质会越来越紧密地聚集在一起,星云中心的质量和密度变大,从而使万有引力变大,进一步吸引周围的物质,进行正反馈。由于角动量守恒和潮汐作用,星云会旋转,并且越转越快。物质的聚集和旋转也会使温度快速升高,这个高温旋转的气体,就是原恒星。

原恒星会演化成什么结果,主要取决于它自身的质量。对于恒星这种超超超…超大的物体,用千克,吨等单位衡量质量就显得非常不方便了,习惯上用我们最熟悉的恒星——太阳作为质量单位,来度量天体的质量。

如果恒星质量太小,小于0.08倍太阳质量。要要么发生氢的聚变形成不了恒星,要么核心处发生氘核聚变形成棕矮星(或者褐矮星)。

如果恒星的质量介于0.08倍太阳质量和0.5倍太阳质量之间,这种恒星就是红矮星,比邻星就是一种红矮星。

比邻星不是漫威反派暗夜比邻星,是真正的比邻星

紧接着,如果恒星的质量介于0.5倍太阳质量和8倍太阳质量之间,这类恒星发出黄光或白光,因此被称为黄矮星。太阳就是一种黄矮星。最后,质量超过8倍太阳质量的恒星被称为蓝恒星。

蓝恒星

以上是根据质量差异分出的恒星种类,同时也是由于质量不同,它们的寿命也不尽相同,一般来说,质量大的恒星寿命短,质量小的恒星寿命长。一般的,质量大于0.1倍太阳质量的原恒星,其核心引力坍缩导致温度高达上千万度,会引发核聚变,聚变会释放大量的能量并向外辐射,当辐射斥力与引力平衡,恒星就能稳定存在,从而开启了主序星阶段的演化。

三、太阳的归宿

因为恒星总是不断地向外释放能量,它自身的能源总会有耗尽的那一天。主序星阶段占恒星生命历程90%的时间。科学研究表明,太阳诞生于45.7亿年前,而它的主序星大约100亿年,可见太阳目前正值壮年。根据质能关系,质量和能量是统一的物理量。太阳在不断向外释放能量,其质量也在不断减少,引力对聚变的控制越来越弱,聚变也因此变得越来越强烈。当太阳到达晚年之时,其核心聚变得太厉害,因此体积会膨胀,变成一个大红胖子,也就是红巨星。红巨星大到吞噬地球轨道,届时地球将不复存在(被烧化)。这就是电影《流浪地球》的背景设定。

红巨星持续的时间不会很长,因为随着太阳体积的不断增大,其中心的密度和温度在降低,聚变会减弱,直到某一时刻,引力又会重占上风,外围的物质发生脱落向宇宙空间抛洒,内部的物质会发生收缩使核心部分越来越紧密,最终,留下的这团密度极大的核心,就是太阳的主序星阶段的最终状态——白矮星。白矮星的密度大约是太阳目前质量下,体积压缩到地球大小的密度!白矮星主要依靠电子兼并压(基于泡利不相容原理)来平衡极其强大的引力,它之所以“白”,是因为它还有具有此前积累的能量,尚且能平缓地释放残余的光和热,直到能量完全枯竭,星体也就此暗淡,变成看不见的黑矮星。黑矮星目前还未被观测到,可能是因为白矮星演化到黑矮星的时间长达几千亿年,超过了已知的宇宙年龄。

因此,答案就很明确了,太阳的不会变成黑洞,它的最终归宿应该是黑矮星。

四、黑洞的形成

那么问题来了,既然太阳不会变成黑洞,那么哪类恒星可能会变成黑洞呢?答案就是质量最大的一类恒星——蓝恒星。蓝恒星也会像太阳那样在晚年的时候变大变红,变成一颗红超巨星。和红巨星一样,红超巨星向周围激烈抛出外围物质(超新星爆发)后,其中心会收缩。与红巨星不同的是,红超巨星核心质量更大,引力更强,导致电子简并压也不足以抵抗引力,电子会钻进质子内部,变成中子。整个星体全部由中子构成,称为中子星。中子星的密度远大于白矮星,每立方厘米重达上亿吨!

中子星如果再坍缩,会变成什么呢?大多数人认为应该就是黑洞了。而红巨星或红超巨星抛出的物质会形成星云,星云又会在一定的契机下形成新的恒星。恒星的演化是不是很像人类的生老病死呢?至于太阳变成红巨星之时人类的命运,不用担心,我们还有50多亿年来思考怎么办。

恒星演化图

五、假如太阳变成黑洞会发生什么?

首先明确,地球不会被吸进去!因为太阳的视界半径大约为3千米,而地球相距太阳有1.5亿千米。即便太阳变成黑洞,只要质量不变,地球受到的引力场没有任何变化。

那么地球会有变化呢?首先是光。太阳变成黑洞再经过8分钟,地球会失去太阳光照,如同夜幕瞬间降临。然后是温度,由于失去了太阳供给能量,地球温度会在短时间内骤降,这会对地球生态和人类 社会 造成毁灭性的打击。最终,地球会变成一个温度只有3K(宇宙平均温度),一片死寂的世界。

一片死寂的地球

我们常说,水是生命之源。但物理学大师薛定谔在《生命是什么》中敏锐地指出,生命以负熵为生。其实,我国先贤老子的哲学论述:“天之道损有余而补不足;人之道,损不足以奉有余”,这句话就比较恰当地描述了人类 社会 的负熵的现象。自然界的规律是熵不断增加,越来越混乱,越来越平均。而生命却是一个高度有序的集合体,会通过进食、光合作用等方式持续在外部获得能量(负熵流),来维持内部的有序性,内部外部的总熵依旧是增加的。人类 社会 亦然,只要经济 社会 有序发展到一定程度,财富就会向少数人集中(低熵),而不是越来越平均(高熵),同样,经济和 社会 发展,离不开能源(负熵流)。而太阳就是这样一个给我们源源不断提供负熵流的能源池。因此可以说,是太阳孕育了万物,给予我们生命。好在它尚未年老,还可养育我们很久很久……

参考资料:

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第2个回答  2020-12-27
太阳会变成黑洞,吞噬地球科学依据是众多科学家推断太阳以后可能会产生爆炸。所以说可能会爆炸,释放出很多能量吞噬地球。
第3个回答  2023-04-25
因为太阳的寿命到期的时候,就会变成红巨星,所以不会变成黑洞。因为太阳变成红巨星,体积会膨胀,所以地球会被吸进去。
第4个回答  2020-12-25
太阳不会变成黑洞,不过太阳有可能会被黑洞吞噬,目前还没有科学依据,一切都是猜测。
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