超大質(zhì)量黑洞的密度竟然比水的密度還要低

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根據(jù)哈勃望遠(yuǎn)鏡的長(zhǎng)期觀測(cè)，宇宙所有星系中心都存在一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。我們所在的銀河系的中心就存在一個(gè)超大質(zhì)量的黑洞。

銀河系中心黑洞的質(zhì)量為太陽(yáng)的400萬(wàn)倍，其史瓦西半徑大約為1200萬(wàn)千米，距離地球大約2.6萬(wàn)光年，對(duì)維持銀河系的結(jié)構(gòu)起著至關(guān)重要的作用，當(dāng)然還有暗物質(zhì)的功勞。

這究竟有多大呢？太陽(yáng)的半徑大約70萬(wàn)千米，也就是說(shuō)銀河系中心黑洞的半徑大約是太陽(yáng)半徑的18倍。

黑洞是一種引力極強(qiáng)的天體，主要由事件視界與奇點(diǎn)構(gòu)成。主流的科學(xué)觀點(diǎn)認(rèn)為奇點(diǎn)是一個(gè)沒(méi)有體積的點(diǎn)，相當(dāng)于幾何中的點(diǎn)，因此奇點(diǎn)并沒(méi)有密度，或者說(shuō)密度無(wú)限大。

黑洞的質(zhì)量可能大部分都集中于奇點(diǎn)，這一點(diǎn)類似于原子，原子中99%的質(zhì)量都集中于原子核。如果一個(gè)原子有地球那么大，那么原子核就相當(dāng)于一座海拔100多米的小山，兩者之間的尺寸相差上萬(wàn)倍。

黑洞擁有強(qiáng)大的引力，對(duì)時(shí)空造成了很大的彎曲，以至于連光也逃逸不出來(lái)。目前人類只能觀察到黑洞表面的吸盤盤，視界之內(nèi)的情況一無(wú)所知。視界內(nèi)可能由極度彎曲的時(shí)空組成，所有掉入黑洞的物質(zhì)都?jí)嬋肫纥c(diǎn)了，黑洞的視界范圍內(nèi)也許就是空空蕩蕩的，什么物質(zhì)也沒(méi)有。

以視界半徑來(lái)算，黑洞也是有體積的。以史瓦西黑洞（即那種沒(méi)有自轉(zhuǎn)、不帶電荷的黑洞，我們稱之為史瓦西黑洞）的半徑為例，我們來(lái)計(jì)算一下銀河系中心黑洞的平均密度。

太陽(yáng)的質(zhì)量為2×10^30千克，那么銀河系中心黑洞的質(zhì)量大約為8x10^36千克。經(jīng)過(guò)計(jì)算，銀河系中心黑洞的體積大約為7.2x10^21立方千米。

那么銀河系中心黑洞的平均密度為1.1x10^15千克/立方千米，即1.1x10^6千克/立方米。大約是水的密度的1100倍。

其實(shí)科學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，黑洞的質(zhì)量越大，其密度越低。M87星系中心的黑洞，大約距離地球5500萬(wàn)光年，它的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的65億倍，經(jīng)過(guò)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該黑洞的平均密度甚至比水還要低。是不是感覺(jué)很匪夷所思，可事實(shí)就是如此。

黑洞的平均密度之所以會(huì)那么低，是因?yàn)楹诙创蟛糠质怯煽臻g構(gòu)成的，因此黑洞的平均密度低得驚人。黑洞的質(zhì)量越大，其密度越低，這是由于球體（非旋轉(zhuǎn)黑洞的視界）的體積是與半徑的立方成正比，黑洞的質(zhì)量和半徑雖呈線性增長(zhǎng)，但體積卻成倍增長(zhǎng)，因此隨著黑洞的質(zhì)量逐漸變大，密度就會(huì)越來(lái)越小，密度的變化率顯然更快。

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