黑洞

黑洞（粵拼：hak1 dung6，black hole）係一笪重力非常之強嘅時空，強到任何粒子甚至係電磁輻射都走唔甩^[1]。廣義相對論推測，一個夠密嘅質量可以扭曲時空，形成黑洞。

黑洞係由一個質量相當大嘅天體，喺核聚變能量耗盡死亡後發生重力塌縮後形成。根據牛頓萬有引力定律，由於黑洞第一宇宙速度過大，連光都走唔到出來，所以叫黑洞。

喺呢個區域嘅萬有引力非常強大，任何物質都冇可能走得出呢個區域，甚至光都俾佢嘅強大重力拉返轉頭，因此黑洞本身唔會發光，係黑麻麻嘅天體，唔可以用天文望遠鏡直接觀測到，但天文學家可以藉觀察黑洞周圍物質被吸引嘅情況，揾出黑洞位置。

歷史上，法國力學專家拉普拉斯曾經預言：「一個密度係250個太陽嘅發光恆星，而直徑好似地球，由於佢嘅重力作用，將唔會畀任何光線離開佢。由於呢個原因，宇宙最大嘅發光天體，唔會俾人見到」。

半徑公式

有一條公式可以計到黑洞嘅半徑。假設個黑洞嘅質量係 $M$ ，噉佢嘅半徑 $R$ 就係 $R={\frac {2GM}{c^{2}}}$ ，其中 $G$ 係重力常數，而 $c$ 就係光喺真空裏面嘅速度。可以證明，無論用經典力學定係相對論，都可以得到一樣嘅結果。

替代方案

支持恆星黑洞存在嘅證據，大多依賴中子星質量嘅上限。呢個上限嘅大小好大程度上取決於對高密度物質特性嘅假設。新嘅奇異物質相可能會提升呢個界限喺高密度條件下嘅自由夸克相，可能會容許高密度嘅夸克星存在，^[2] 同時，一啲超對稱模型預測咗Q星嘅存在。^[3] 一啲標準模型嘅擴展，提出咗普昂作為夸克同輕子嘅基本結構，呢啲普昂可能會形成假設性嘅普昂星。^[4] 呢啲假設性嘅模型，可能可以解釋好多觀察到嘅恆星黑洞候選體現象。不過，根據廣義相對論嘅推論，任何咁樣嘅物體都會有最大質量限制。^[5]

由於黑洞喺佢史瓦西半徑內嘅平均密度，係同佢質量嘅平方成反比，超大質量黑洞嘅密度會比恆星黑洞低得多。一個質量係Template:10^ M_☉嘅黑洞，平均密度大約等同於水嘅密度。^[5] 因此，形成超大質量黑洞嘅物質物理學比較容易理解，對於超大質量黑洞觀測嘅其他可能解釋，都比較普通。例如，一個超大質量黑洞可以被模擬為由好多黑暗物體組成嘅巨大星團。不過，呢啲替代方案通常都唔夠穩定，冇辦法解釋超大質量黑洞候選體嘅觀測結果。^[5]

恆星同超大質量黑洞存在嘅證據，暗示如果黑洞冇形成，廣義相對論可能喺重力理論方面失效，可能係因為量子力學修正嘅出現。一個受期待嘅量子重力理論特徵係，佢唔會包含奇點或者事件視界，所以黑洞唔會係真實嘅物理現象。^[6] 例如，基於弦論嘅模糊球模型^[7]，黑洞解嘅個別狀態通常冇事件視界或者奇點，但對於經典/半經典觀察者嚟講，呢啲狀態嘅統計平均值會顯示為一般黑洞，與廣義相對論嘅推論一致。^[8]

有幾個理論物體被推測與天文黑洞候選體嘅觀測結果相同或接近相同，^[9] 但其機制係唔同嘅。呢啲包括重力星，^[10] 黑星，^[11] 相關嘅nestar^[12] 同埋暗能量星。^[13]

文化上

黑洞喺廣東話亦可以用嚟形容一啲人同物。例如形容一個人好大食，而且速度非比尋常，情況已經唔可以再用食嚟形容，而用吸/吮嚟取代個食字。呢啲人一般被稱之為黑洞，有啲人會喺佢個名之前加黑洞兩個字（例如黑洞輝）^{[未記出處或冇根據]}。

參考

↑ Wald 1984, pp. 299–300
↑ Kovacs, Z.; Cheng, K. S.; Harko, T. (2009). "Can stellar mass black holes be quark stars?". 《皇家天文學會月刊》. 400 (3): 1632–1642. arXiv:0908.2672. Bibcode:2009MNRAS.400.1632K. doi:10.1111/j.1365-2966.2009.15571.x. S2CID 18263809.
↑ Kusenko, A. (2006). "Properties and signatures of supersymmetric Q-balls". arXiv:hep-ph/0612159.
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↑ 引用錯誤無效嘅<ref>標籤；無文字提供畀叫做Murk2023嘅參照
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↑ McRae, Mike (20 February 2024). "Bubble-Like 'Stars Within Stars' Could Explain Black Hole Weirdness". ScienceAlert. 原先內容歸檔喺20 February 2024. 喺20 February 2024搵到.
↑ Ball, Philip (31 March 2005). "Black holes 'do not exist'". Nature. doi:10.1038/news050328-8.

參考文獻

Wald, Robert M. (1984). General Relativity. University of Chicago Press. ISBN 978-0-226-87033-5.

睇埋

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[1] Wald 1984, pp. 299–300

[2] Kovacs, Z.; Cheng, K. S.; Harko, T. (2009). "Can stellar mass black holes be quark stars?". 《皇家天文學會月刊》. 400 (3): 1632–1642. arXiv:0908.2672. Bibcode:2009MNRAS.400.1632K. doi:10.1111/j.1365-2966.2009.15571.x. S2CID 18263809.

[3] Kusenko, A. (2006). "Properties and signatures of supersymmetric Q-balls". arXiv:hep-ph/0612159.

[4] Hansson, J.; Sandin, F. (2005). "Preon stars: a new class of cosmic compact objects". Physics Letters B. 616 (1–2): 1–7. arXiv:astro-ph/0410417. Bibcode:2005PhLB..616....1H. doi:10.1016/j.physletb.2005.04.034. S2CID 119063004.

[CMS1999-5] 5.0 ^5.1 ^5.2 引用錯誤無效嘅<ref>標籤；無文字提供畀叫做CMS1999嘅參照

[6] Kiefer, C. (2006). "Quantum gravity: general introduction and recent developments". Annalen der Physik. 15 (1–2): 129–148. arXiv:gr-qc/0508120. Bibcode:2006AnP...518..129K. doi:10.1002/andp.200510175. S2CID 12984346.

[7] Mathur, Samir D. (2005). "The fuzzball proposal for black holes: an elementary review". Fortschritte der Physik. 53 (7–8): 793. arXiv:hep-th/0502050. Bibcode:2005ForPh..53..793M. doi:10.1002/prop.200410203. S2CID 15083147.

[8] Skenderis, K.; Taylor, M. (2008). "The fuzzball proposal for black holes". Physics Reports. 467 (4–5): 117. arXiv:0804.0552. Bibcode:2008PhR...467..117S. doi:10.1016/j.physrep.2008.08.001. S2CID 118403957.

[Murk2023-9] 引用錯誤無效嘅<ref>標籤；無文字提供畀叫做Murk2023嘅參照

[10] Mazur, Pawel O.; Mottola, Emil (2004). "Gravitational vacuum condensate stars". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101 (26): 9545–9550. arXiv:gr-qc/0407075. Bibcode:2004PNAS..101.9545M. doi:10.1073/pnas.0402717101. PMC 470711. PMID 15210982. S2CID 2607263.

[11] Choi, Charles Q. (2018). "Black Hole Pretenders Could Really Be Bizarre Quantum Stars". Scientific American. 原先內容歸檔喺17 June 2019. 喺17 March 2018搵到.

[SA-20240220-12] McRae, Mike (20 February 2024). "Bubble-Like 'Stars Within Stars' Could Explain Black Hole Weirdness". ScienceAlert. 原先內容歸檔喺20 February 2024. 喺20 February 2024搵到.

[13] Ball, Philip (31 March 2005). "Black holes 'do not exist'". Nature. doi:10.1038/news050328-8.

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