为什么恒星围绕黑洞而不被吞噬？黑洞为啥稳坐天体食物链的顶端
为什么恒星围绕黑洞而不被吞噬？黑洞为啥稳坐天体食物链的顶端万有引力的本质是质量对时空的扭曲。这一点虽然牛顿时代并没有给出，一直到爱因斯坦1915年发表的广义相对论才予以揭示，但牛顿的万有引力定律迄今仍然是人类认识世界最基本的基石。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，提出了万有引力定律，这个定律启蒙了人类文明，揭示了世上万物的运动规律，指导了人间科学三百多年。我们这次就来彻底分析一下，把黑洞通吃的根源弄清楚。事实上，只要是这个世界上的物体，都必须遵循万有引力定律，黑洞也不除外。因此黑洞的引力并不比同等质量的恒星大，而是一样大。万有引力是人类发现的第一种基本力，是迄今发现的四种基本力中的一种，艾萨克·牛顿最伟大之处，就是发现了万有引力，并给出了它的定律。
在宇宙中，黑洞是顶级天体，它处于食物链的顶端，大小通吃，比黑洞大很多的恒星，只要靠近黑洞，也无可奈何的被黑洞吞噬。
为什么黑洞有这么大的能量和本领呢？这个问题常常引起一些人误解，认为黑洞就是因为其为一个极端的天体，就该吃掉一切。
还有的认为黑洞虽小，质量很大，所以能够吞噬一切；更多的认为是黑洞引力极大，才导致这种现象。
这些似乎说的都有道理，但最根本的本质是什么，却有很多人说不清楚。
我们这次就来彻底分析一下，把黑洞通吃的根源弄清楚。
事实上，只要是这个世界上的物体，都必须遵循万有引力定律，黑洞也不除外。因此黑洞的引力并不比同等质量的恒星大，而是一样大。
万有引力是人类发现的第一种基本力，是迄今发现的四种基本力中的一种，艾萨克·牛顿最伟大之处，就是发现了万有引力，并给出了它的定律。
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中，提出了万有引力定律，这个定律启蒙了人类文明，揭示了世上万物的运动规律，指导了人间科学三百多年。
万有引力的本质是质量对时空的扭曲。这一点虽然牛顿时代并没有给出，一直到爱因斯坦1915年发表的广义相对论才予以揭示，但牛顿的万有引力定律迄今仍然是人类认识世界最基本的基石。
万有引力定律表达式为：F=GMm/r²
式中，F为引力值，G为引力常量（6.67x10^-11N·m²/kg²），M和m是相互影响天体质量，r为天体之间距离。
在这个定律中，引力的大小是与质量成正比，与距离平方成反比的。因此同等质量的恒星与同等质量的黑洞引力就是一样大的。
目前我们发现的黑洞，最小的有太阳质量的3倍多，而已知最大的恒星r136a1，质量是太阳的265~300倍。
那么3倍太阳质量的黑洞能吃掉300倍太阳质量的恒星吗？答案是肯定的。只要r136a1靠近黑洞，再小的黑洞也会吃掉它。
既然同等质量的黑洞和恒星引力是一样的，为什么黑洞就一定会吃掉恒星呢？
这就要说到黑洞之所以是天体食物链顶端的最根本原因了，那就是“小”。在同等质量的天体中，黑洞体积是最小的。
“小”才是黑洞最强大的武器。而这一点正是引力定律中根本的一点：引力大小与天体之间距离平方成反比。
但这个距离不是表面到表面，而是质心起算的距离。
恒星质心到表面距离很大，引力衰减的就很大；黑洞表面到质心的距离很短，表面引力就大到极端，通吃一切。
那么黑洞的“小”，小到什么程度呢？这就不得不说到这个世界上最小的极限~史瓦西半径。
何为史瓦西半径？这是1916年，德国天文学家、物理学家卡尔·史瓦西，根据刚刚问世不久的广义相对论，得出了爱因斯坦引力场论的一个精确解。
他发现任何有质量的物体都有自己的压缩到最小的一个临界半径值，这个临界值是一个球状对称。
极大压力下，所有物质质量一旦被压进这个半径以内，就会出现奇异的现象：所有物质将无限坠落到中心无限小的奇点，而在临界半径球形范围出现无限引力场，在这个引力场里，任何物质都无法跳脱，包括光。
这个半径与质量成正比，质量越大这个球就越大。
这就是后来人们称为的“黑洞”。
人们把这个临界半径就叫史瓦西半径，以纪念发现它的卡尔·史瓦西。
计算这个半径的公式为：
R=2GM/C²
式中，R为史瓦西半径（m），G为引力常量，从、C为光速。
根据这个公式，一座喜马拉雅山的史瓦西半径只有纳米级，纳米有多大？就是100万分之一毫米。
地球的史瓦西半径约9毫米，太阳的史瓦西半径约3000米，r136a1的史瓦西半径约795000~900000米，也就是约795~900公里。
任何天体一旦接近黑洞的史瓦西半径，就会万劫不复。
这就是再大的恒星或其他天体，也会被黑洞吞噬的原因。
理论上宇宙中最小的黑洞不小于太阳质量的3倍。
3倍太阳质量黑洞的史瓦西半径只有9000米，也就是9公里大，当天体物质靠近到它半径的9公里范围时，才会被无限引力所控制。
宇宙中最大的恒星r136a1半径达到2436万公里，其表面引力在黑洞面前是在不堪一提，其表面逃逸速度只有1808公里/秒，遇到逃逸速度大于30万公里的黑洞，还有活路吗？
现在我们知道了，同等质量的天体，不管是黑洞，还是中子星、白矮星、恒星，在同等距离，引力都是一样的。
问题是其他的天体质量与体积之比都大于黑洞，所以表面引力就完全不一样。
中子星质量与体积之比比白矮星小；白矮星质量体积之比比一般恒星小，这样，恒星不但在黑洞面前，即便在中子星和白矮星面前，都只有被吃掉的结果。
不过中子星和白矮星都有一个质量临界点，吃多了就撑爆肚子，发生超新星爆炸，然后继续坍缩升级。
这两个临界点叫钱德拉塞卡极限和奥本海默极限。
前者是白矮星极限，质量达到太阳的1.44倍，就会发生爆炸，坍缩成一个中子星；后者是中子星极限，到达太阳质量的3倍左右，就会发生爆炸，坍缩成一个黑洞。‘
任何天体坍缩到了黑洞这一级，就到顶了。
黑洞就没有撑爆肚子这个后顾之忧了，它永远也撑不饱，通吃通消化，偶尔打个饱嗝（喷发出高能射线），长到再大，还是黑洞。
距离我们104亿光年有一颗迄今已知最大的黑洞，坐落在猎犬座编号为TON618，已经有太阳质量的660亿倍，还在不停的吞噬着周边的天体物质，每年要吞掉4、5颗恒星。
逃逸速度是根据动能公式和万有引力公式来计算的。
引力势能表达式为：E（r）=∫（GMm/r^2）dr=-GMm/r（以无穷远为零势能）
能量守恒表达式：mv^2/2=0-E（r）
r取天体半径时，可以得到逃逸速度公式：v=√（2GM/R）
式中，v为逃逸速度；G为引力常数，取值6.67x10^-11N·m²/kg²；M为天体质量；R为天体半径。
这样我们可以看到，一个天体的逃逸速度，是与天体质量和半径关联的，因此天体质量再大，由于其半径很大，逃逸速度就并不比质量小的星球大。
根据公式计算，黑洞史瓦西半径内逃逸速度大与光速，地球的逃逸速度为11.2公里/秒，太阳逃逸速度为617.7公里/秒。
已知质量最大的恒星是r136a1，其质量是太阳的约265~300倍，其逃逸速度是多少呢？
r136a1半径为太阳的35倍来计算，根据太阳表面逃逸速度，我们可以测算出r136a1的逃逸速度为：
v2=v1x√(265/35)≈1700或v1x√(300/35)≈1808km/s
式中，v2为r136a1逃逸速度，v1为太阳逃逸速度。
我们可以看到，r136a1的逃逸速度才达到1700~1808公里/秒，而黑洞的逃逸速度大于光速，每秒大于30万公里，二者根本不是一个量级。
因此，一个逃逸速度才1808公里/秒的天体，能逃过逃逸速度大于光速的黑洞蹂躏吗？即便r136a1遇到再小的黑洞，也只有乖乖束手就擒。
现在明白了吧？这才是黑洞横行整个宇宙，一切通吃的根源。
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