理论上,只需经过必定程度的紧缩,任何物体都能够变成黑洞。黑洞开始是广义相对论的预言,但经过经典物理学,能够推导出物体被紧缩到何种程度时就能变成黑洞。

黑洞之所以不发光,是因为黑洞的强壮引力会把光捆绑住(或者说光在黑洞的极点曲折空间中无法逃脱出来),使得这种特别天体的外表逃逸速度刚好便是光速。

假定一个天体的质量为M,半径为r,离天体无穷远之处的引力势能为0,那么,一个质量为m的物体在天体外表的引力势能为-GMm/r。当物体的速度到达逃逸速度v时,物体能够在无动力的情况下脱节天体的引力捆绑逃脱到无穷远的当地,物体的动能悉数用于战胜重力做功,由此可得下式:

如果把天体换成黑洞,外表逃逸速度换成光速c,这样就能得到黑洞的半径公式:

因为万有引力常数G和光速c都是稳定的常数,所以黑洞的半径只与质量有关,两者成正比联系。

早在爱因斯坦提出广义相对论一百多年前,英国天然哲学家米歇尔就现已提出“暗星”的概念,以为一种特天体的引力能够捆绑住光。他经过核算发现,一个质量相当于太阳的暗星,它的半径只要2.95公里。

后来,德国天体物理学家史瓦西在限制条件下解出了爱因斯坦的引力场方程,从而对黑洞有了正确的描绘。依据史瓦西度规推导出的黑洞半径公式与牛顿力学的成果相同。

根据黑洞的半径公式,能够很简单核算出任何物体演变成黑洞的条件。地球的质量约为6亿亿亿千克,当它被紧缩到半径不到9毫米时才会演变成黑洞。而关于刚被直接发现的M87*超大质量黑洞,它的质量约为太阳的65亿倍,对应的半径可达190亿公里,即126天文单位,超越海王星轨迹半径4倍。

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