第九章 黑洞物理 9.1 恒星演化的归宿及 Schwarzschild 黑洞 黑洞是广义相对论预言的天体.爱因斯坦的广义相对论认

第九章 黑洞物理 9.1 恒星演化的归宿及 Schwarzschild 黑洞 黑洞是广义相对论预言的天体.爱因斯坦的广义相对论认为,物质的存在 会造成时空的弯曲, 人们通常所说的万有引力就是时空弯曲的表现. 在时空弯曲 得非常厉害的地方,时空几何性质会发生重要的变化,形成黑洞. 通常的恒星(主序星,红巨星等)靠热核反应产生的热来维持生存,粒子 热运动产生的"排斥"效应与万有引力平衡,形成稳定的恒星状态.随着热运动 的减弱, "热排斥"难以抗衡万有引力造成的收缩效应,恒星在自身物质的巨大 重力下发生塌缩.剩余质量小于钱德拉塞卡极限(1.4 M ⊙ ,M ⊙ 为太阳质量)的 恒星,会形成白矮星;这是一种靠电子的简并压力(泡利斥力)来与万有引力抗 衡而形成的稳定天体,其主要成分是碳和氧.剩余质量超过 1.4 M ⊙ 的星体,电 子的运动速度会趋近光速, 形成相对论性电子气, 电子间的泡利斥力将迅速减弱, 星体将进一步坍缩;质量小于奥本海默极限(约 3 M ⊙ )的星体,会形成中子星, 这是一种靠中子间的泡利斥力来与万有引力相抗衡的星体. 剩余质量超过奥本海 默极限的星体,中子间的泡利斥力顶不住万有引力,星体将继续坍缩形成黑洞