黑洞的誕生與終結！ 恆星是如何誕生的？

今天如標題所見，我們要來談談黑洞。因為在2019年4月10號，人類歷史上第一張黑洞照片終於公佈了。誒？也許有些人會不理解，明明在印象中確實之前看過黑洞的照片，那為什麼說是人類歷史上第一張黑洞照片呢？其實，在這之前的所有照片或圖像，都是人類經過推算然後用電腦模擬或藝術加工出來的畫面。沒錯，這些全部都是，除了這張。

這裡主要是讓大家了解黑洞。我相信大家都能在網絡上找到關於首張黑洞照片的資訊，所以這裡就不詳細說明啦。好，我們就進入主題吧。

事實上黑洞是種質量相當大的天體，而並非一般「洞」的概念。會稱它為黑洞是因為這天體不會發光也不會反光，即使是光，只要一靠近都會被吸進去。黑洞可以說是質量非常大的末期恆星，所以要解黑洞是如何誕生的，那首先就要了解恆星的演化過程。

宇宙中的某處存在著一種龐大的氣體，這氣體內含有大量的氫和氦物質。它的質量和面積非常非常的巨大，也許有100光年（9460730472580.8公里）那麼大，質量則相當於600萬個太陽的質量。這氣體也稱之為星際雲。

然後這些物質會在自身重力下坍缩。這個收縮過程中，氫原子會旋轉和高速碰撞，聚集在中心部位的溫度就會持續上升。一旦溫度達到了某個值就會聚變成氦，釋放出極大量的能量，以輻射的形式向外擴張。然後由其引力的對抗下，這兩種力量以一種微妙的方式達成平衡。這時，一顆恆星就誕生了。只要核內持續進行聚變，恆星就能保持相對穩定的狀態。但是在形成恆星這個過程中，也會由於質量的不同而有不同的結果。

我們以太陽質量為標準。小於0.08個太陽質量時，由於它質量太小無法引發聚變，它將沒辦法形成恆星，說難聽點就如一個失敗的產物，我們稱之為棕矮星。

大於0.08但小於0.5個太陽質量時，它就可以成功變成恆星。由於它質量小，發出的光會偏紅，所以我們稱之它為紅矮星。這種恆星雖然發光量不強，但壽命卻很長。

如果質量大於0.5但小於8倍太陽時，它會發出偏黃或黃白的光，我們稱之為黃矮星。在天文正式名字是GV恆星，太陽就屬於黃矮星的其中一類，壽命大約為100億年左右。一般來說，質量越小壽命就會越長，質量越大壽命就會越短。

如果質量在大於8倍太陽時，它就會發出偏藍白色的光，我們稱之為藍巨星。它壽命就更短了，所有這些演化出來的我們稱它們為主序星。

另外，當質量大於太陽越多的時候，核心內的熱能和壓力就可以使它們合成更重的元素：氫（Hydrogen）、氦（Helium）、氖（Neon）、碳（Carbon）、氧（Oxygen）、矽（Silicon）、鐵（Iron）。質量越大，它能達到的極限就越重。至於紅矮星和黃矮星的質量不夠大，所以它們也許只能達到氦和碳或氧的程度。

當然了，它們核心元素達到極限重時，就會脫離引力的控制逐漸膨脹。大家都知道，氣球膨脹到一定程度最後會是怎樣？那當然是爆炸嘛。

所以黃矮星爆炸後在收縮就成了白矮星。雖然是同樣道理，但是藍巨星質量更大，所以就達到了最終的鐵元素。在持續增加組成鐵元素達到一定程度的量後，同樣的輻射能與重力之間的平衡就瓦解了，核心就開始崩塌，隨後以1/4的光速移動，持續餵給核心更多的質量。這過程就像形成白矮星一樣，但是密度更大，最後就形成超新星爆發（supernova），最後可能會產生中子星或是黑洞。

如果質量不夠大就會形成中子星。中子星的密度非常大，可以比喻成把一個太陽塞進一座城市一樣的巨大。它是靠著電子間的斥力對抗著引力，所以不至於被引力壓垮。

但是一旦質量大於中子星的密度上限，也許就像3個太陽要塞進一座城市一樣，連電子間的斥力也沒辦法支撐的時候，整個內核就會無限地坍缩。因為質量太大，一坍缩就沒辦法停下來了，所有的質量會被壓縮到中間的一個奇點裡，於是就形成了一個黑洞。

如果我們看向黑洞，事實上我們看到的是它的事件視界。黑洞本身不會發光，我們看到的是它外圍正在被吸入的物質。因為我們唯有靠著這個界線看到它，所以叫視界。任何東西只要越過這個事件視界，就會立馬被吸入當中的奇點。奇點的引力非常非常的強大，幾乎達到無限大。無論什麼東西，只要靠近它，都會變成基本粒子，就連光速都無法逃逸。

不過，再怎麼強大的黑洞也有滅亡的一天。黑洞會經由一種叫「霍金輻射」的過程而蒸發。但是這個過程卻非常的緩慢進行。假設有個太陽一樣質量的黑洞，它大概要經過10的58次方年（10000000000000000000000000000000000000000000000000000000000）才會散去0.0000001%的質量。然而這個過程會不斷地加速，直到非常遙遠的將來，其他星球不知道已經死了多少回後，才能看到黑洞慢慢的越來越小，最後釋放出數十億倍的核彈爆炸結束了它的一生。

確實黑洞還有很多事情可以講，但是由於時間關係今天就講到這裡啦。那大家有什麼問題也可以在下面討論咯，也許以後會做黑洞第二篇的文章也說不定。

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