艺术家对一个正在我们银河系中漂移的黑洞的印象。黑洞是一颗大质量恒星爆炸成超新星后的残骸。幸存的核心质量是我们太阳的几倍。黑洞因其强烈的引力场而捕捉光线。黑洞扭曲了它周围的空间,扭曲了几乎直接排列在它后面的背景恒星的图像。这种引力“透镜”效应为游荡在我们星系中的孤独黑洞的存在提供了唯一的证据,其中可能有1亿人口。当黑洞在背景恒星前面漂移时,哈勃太空望远镜通过寻找星光中的扭曲来搜寻这些黑洞。信用:欧空局
据《今日宇宙》(保罗·m·萨特):尽管密度巨大,早期宇宙并没有坍缩成黑洞,简单地说,因为没有东西可以坍缩成黑洞。
如果你足够执着,制造黑洞是相对简单的。你所需要做的就是施加足够的压力,不断地将某物压缩到难以置信的小体积。在临界阈值以下的某个点,引力变得如此强大,以至于它压倒了自然界的任何其他力,从而产生了黑洞。如果我们把你压缩到一个原子核的大小,你就会变成一个黑洞,宽度和一个人的质量一样。我们可以在地球上重复这个过程,创造一个黄豆大小的地球质量的黑洞。
黑洞在整个宇宙中非常普遍。它们在大质量恒星死亡时自然产生。它们有如此多的质量挤压核心,以至于重力可以一直拉着它们。
制造黑洞的关键是密度。你需要极高的密度来触发足够的重力。虽然今天的宇宙密度并不高,平均密度约为每立方米一个氢原子,但早期的情况却大不相同。
几十亿年前,我们的宇宙比现在小得多,这意味着它的密度要高得多。所以很自然会想为什么宇宙没有直接坍缩成黑洞。
但是要制造一个黑洞,不仅仅是密度的问题,还是密度差异的问题。为了感受重力,你需要不同地方的密度不同。如果整个体积中的物质数量是平稳的,没有差异,那么就不会有任何方向的净引力。为了制造一个黑洞,你必须把一堆物质压缩到非常小的体积,关键是要在它周围留下一堆空间。这样引力就会起作用,黑洞就会形成。
尽管早期宇宙密度惊人,但也异常均匀。整个宇宙的平均密度在不同的地方是相同的。没有足够的差异来触发黑洞的形成。
但是整个宇宙本身呢?当然,有了宇宙中所有的物质,它就可以阻止大爆炸的发生,让一切都回到奇点。然而,严格来说,这并不是黑洞的形成。黑洞是空间中密度无限大的点。大爆炸时的奇点是空间本身的无限集中。
但不管怎样,这都没有发生,因为宇宙在早期也是动态的。它在进化。它在改变。最重要的是,它在扩张。宇宙早期的膨胀阻止了所有物质的坍缩。当然,如果我们的宇宙生来就有太多的物质,它可能会减缓膨胀。但事实是,没有足够的物质来做到这一点,宇宙的膨胀能够稀释宇宙的物质,使其永远不会再次坍塌。