黑洞、重力波與宇宙學
史瓦西半徑
史瓦西半徑是不旋轉黑洞事件視界的大小,由簡潔的公式 r_s = 2 G M / c^2 給出。它只取決於質量 M:質量加倍,半徑就加倍。它告訴你,必須把一個物體壓縮到多小,它自身的重力才會把它封鎖在視界之後,變成一個黑洞。
這些數字令人吃驚。對太陽來說,史瓦西半徑只有約3公里,比許多城市還小,儘管太陽的直徑超過一百萬公里。對整個地球來說,它約為9毫米,相當於一顆葡萄那麼大。沒有什麼力量逼迫普通物體坍縮到這種尺寸,但這個公式標出了一道門檻:一旦真的發生,黑洞就會誕生。
由於 r_s 與質量成正比增長,而普通物體的體積增長得快得多,超大質量黑洞反而出人意料地——按視界範圍平均算——並不很緻密。一個重得相當於星系中心巨獸的黑洞,其平均密度可以低於空氣,儘管它的核心藏著一個奇點。這個半徑只是劃出了不歸之線,並不代表物質堆得有多緊。
r_s = 2 G M / c^2 (Sun ≈ 3 km, Earth ≈ 9 mm)
視界半徑完全由質量決定;把太陽壓縮到3公里以下,它就會變成黑洞。
這個公式假設黑洞不旋轉、不帶電。真實天體黑洞會自轉,這會使真正的視界比這個簡單半徑所暗示的更小、幾何結構也更複雜。
又稱
另見