密度,是一个重要的物理量。人们经常去用密度去完成一些事情,比如判断金条是否只是外表镀金而内部镶铜,比如采矿人员会根据样品的密度,确定矿藏的种类及其经济价值。那你知道人类目前为止发现的密度最大的物体是什么吗?
没错,就是黑洞。
黑洞的产生过程类似于中子星(中子星是密度仅次于黑洞的天体)的产生过程:某一个恒星在准备灭亡,核心在自身重力的作用下迅速地收缩、塌陷,发生剧烈爆炸,并向外辐射出致命的伽马射线。而当内核中所有的物质都变成中子时收缩过程随即停止,被压缩成一个极其密实的天体,与此同时也压缩了内部的空间以及时间。但黑洞的产生过程也有其特点:由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,连中子和中子之间的排斥力也无法阻挡。中子自己再相互引力的吸引下被碾为粉末,剩下来的便是一个密度高到难以想象的物质。由于巨大质量而产生的引力,使得任何靠近它的物体都会被它吸收进去。
为了对比性地理解黑洞的密度究竟有多高,下面,先来介绍一些物体的密度(均为常温常压的状态):
地球上最轻的气体,氢气,0.g/cm;
地球上最轻的液体,2-甲基丁烷,0.g/cm;
地球上最常见的液体,水,1.0g/cm;
地球上最重的液体,汞,13.6g/cm;
地球上最轻的固体,气凝胶,0.g/cm;
地球上最轻的金属,锂,0.g/cm;
地球上最常用的金属,铁,7.8g/cm;
地球上最重的金属,锇,22.59g/cm。
那么,黑洞呢?
在此要说明的是,质量越小的黑洞,它的密度才越大。比如一个太阳质量的黑洞,它的密度将达:
1.83×10^16g/cm;
即g/cm。这是什么概念呢,这么说吧,我们平时吃饭用的勺子,一次大概能盛10克的米饭,要是用米饭换成黑洞的物质呢?
那一勺将盛起来约2230000吨重!
按这个密度来算的话,如果把地球压缩成一个半径只有8.85毫米的球体,那么地球才能成为一个黑洞!
黑洞的密度是如此巨大,怪不得以至于光都无法逃脱它引力的束缚。如图为黑洞吞噬恒星的假想图,虽然是假想图,但是科学家却真实地观测到过黑洞吞噬恒星:
图中所示的恒星的体积远大于黑洞,但是要知道黑洞在它成为黑洞之前,是经历过无法想象的压缩和坍塌的,它的质量甚至要比恒星要大数亿倍。面对黑洞强大的引力,恒星只能乖乖地被它吸干。
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