假如有星系文明的技术,那如何来建造一个黑洞呢

前面 , 我们已经谈到过在掌握星系文明科技的前提下 , 怎样去建造恒星 。 现在让我们更进一步 , 来探讨一下如何建造一个黑洞 。
大家可能还记得 , 建造一颗假想中的恒星基本上就是聚集足够多的物质 , 使其在自重下坍缩 。 拥有足够的质量(约80-90倍的木星质量) , 星体内部压力就会变得大到足以启动把氢融合成氦的核聚变 , 从而点亮恒星 。 由于原子的核聚变会向外产生很大的辐射压 , 使得建造一个黑洞比建造一颗恒星要更困难 。
建造黑洞的一种简单方法是通过建造一颗质量庞大的恒星 , 然后等待其死亡 。 当恒星进行核聚变时 , 氢被聚变成氦 。 随着时间的推移 , 恒星的密度逐渐增加 , 而恒星会变得更热 。 最终 , 压力变得足够高 , 使得氦聚变成诸如碳、氮和氧等元素 。 这些元素最终还会聚变成更重的元素 。

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超新星爆发
但聚变到铁元素时 , 其吸收的热量要比释放出的多 , 恒星就无法产生足够的热量和能量来保持自身的稳定 。 对于大质量恒星而言 , 它们会爆发形成超新星 。 这样的爆炸撕裂了恒星 , 但同时也可能会压缩恒星的核心 , 使它坍缩成一个黑洞 。
【假如有星系文明的技术,那如何来建造一个黑洞呢】虽然这很容易 , 但不保证会形成一个黑洞 。 恒星可能会被完全撕碎 , 或者核心可能不会坍缩成一个黑洞 。 为了确保能制造出一个黑洞 , 必须要采取一条更加渐进的路线 。 我们可以从一颗类似于我们太阳的恒星开始 , 而非一颗质量庞大的恒星 。
就像大型恒星已有 , 类太阳的恒星在其大部分的生命历程中会将氢聚变成氦 。 随着恒星的老去 , 它将逐渐变得更加密集和炽热 , 随着时间的推移将开始把氦聚变成碳、氮和氧 。 在大约100亿年后 , 它将耗尽用于聚变的氢和氦 。 由于没有足够的辐射压 , 恒星会在自身重量下开始坍缩 。
在短时间内 , 它会聚变重元素 , 这会导致它膨胀成一颗红巨星 。 然而 , 类太阳的恒星根本没有足够的质量来爆发形成超新星 , 所以它最终能做的就是坍缩 。 但它不足以坍缩成一个黑洞 。
此时恒星物质变成一种等离子体 , 原子已被分裂成电子和原子核的混合物 。 电子比原子核更容易运动 , 因此当这种恒星坍缩时 , 其电子压力(简并压力)与自身重力相平衡 。 当这种情况发生时 , 恒星就演化成一颗白矮星 。
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白矮星和地球的大小对比
为了确定白矮星的大小 , 只需要知道等离子体(又称费米气体)在温度和压力下的行为即可 。 对于一颗太阳质量的白矮星 , 其尺寸仅为地球大小 。 很难想象一整颗恒星的质量被压缩到地球般的体积中 , 但天文学家已经在我们的星系中观测到了许多白矮星 。
电子压力极其强大 , 所以在一个简单物理模型中 , 无论给白矮星添加多少质量 , 只会使它略变小 。 但在现实中 , 情况并非如此 。 电子费米气体被挤压得越多 , 电子就运动得越快 。 白矮星的密度非常大 , 使得电子的运动速度非常高 , 几乎接近光速 。 这意味着必须要考虑相对论 。
相对论的一个重要结果就是质量和能量是相联系的 。 因此 , 重力不仅作用于物体的质量 , 而且还作用于其能量 。 通常能量贡献是可忽略不计的 , 但是当电子接近光速时 , 它们的能量贡献变得要比其质量大得多 。 电子运动得越快 , 它们就越重 。 因此 , 电子加速所产生的更大压力虽能抵抗重力 , 但最终还是会增加重力 。

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