超大质量黑洞密度极低，这是否意味着一定尺度以上的宇宙本身就是黑洞？

aaron_cybertime

我这里问的不是可观测宇宙的视界与黑洞视界的相似处，我问的是纯粹力学上的黑洞。所以回答请勿引向宇宙膨胀、宇宙年龄有限等（讨论这些参见这个问题：我们所认知的宇宙有没有可能本身就是一个黑洞？），请假设这是一个稳恒态的宇宙。

知乎的这个问题里，@马前卒 提到了一点：一个质量足够大的天体自发地就是黑洞，根本无需坍缩，因为其史瓦西半径已经超越了本身的体积。黑洞质量越大，密度就越低。
一颗直径 30 公里的中子星撞上大犬座 VY 那么大的岩质星球会发生什么？宇宙的密度基本是均匀的，所以随着尺度的增加，质量也会随之增加。那么一定会存在一个尺度，使得该半径以内的球状空间的质量的史瓦西半径超过该尺度本身，于是该尺度就成为了一个黑洞。

又因为宇宙没有中心，所以任何一点都可以被视为中心，那么任何一点都会是一定尺度以下的黑洞的中心。所以，是否可以认为，宇宙是无数个相互重叠的黑洞堆积而成的？

eIxgQwRa

谢邀，从物理上说，黑洞内部和外部的物理完全不一样，你提到的是黑洞的外部可以观测出来的属性，现在仅仅有质量，电荷和角动量。但是认为宇宙是黑洞，那我们必然是在黑洞内部了。


黑洞内部不可观察，也无法验证物理定律，所以对于黑洞内部具体如何，我们现在仍然是无法确切知道的。我们既不知道其内部物质分布，也不清楚其内部时空具体性质，仅有的部分猜测，认为黑洞内部物质会最终都走向奇点，认为黑洞有着强烈的时空扭曲，存在各种奇点，存在时空倒流，这些都和我们观测到的宇宙完全违背的。


因此这个问题本身并没有讨论价值。但如果你非要讨论“用宇宙平均密度来定义一个黑洞”这个想法合不合理。那么计算如下:宇宙临界密度是1.88E-26kg/m^3, 相应的的黑洞质量大约是3.2E22太阳质量＝6.4E52kg. 算得这个黑洞的半径大约是120亿光年，小于可观测宇宙470亿光年的半径，这意味着，你截取可观测宇宙一部分来定义一个黑洞，但是这个黑洞物质会不断地往外跑，而且是近乎光速的往外跑，这并不是因为相对论失效了，而是时空本身不断膨胀导致。这个计算只是简单估计，并不代表实际。我们必须认识到，宇宙自身膨胀，且越来越快的属性，和黑洞本身是矛盾的。


在天文学上面，目前我们并没有这个烦恼。宇宙是时空的总和，黑洞是宇宙的一个组成部分。现代天文学目前发现的，在我们这个宇宙可以被定义为黑洞的天体（注意！这里指能被观测到的黑洞，不是所有的黑洞），被认为有一个质量上限，大约是100亿太阳质量的量级左右，到了这个质量之后，黑洞就不能长得更大了。正因为如此，我们观测到的黑洞也不存在密度极低的情况，其密度最低也在水密度左右。
[0808.2813] Is there an upper limit to black hole masses?

为什么黑洞有质量上限？

lovedwy

某种意义上说，我们的可见宇宙部分，也可以说是个黑洞。
假如你身处黑洞的事件视界以内，那么除非具有超光速，否则你无法是事件视界以外做任何沟通。如以这个为标准，我们目前能观测到的可见宇宙也是以光速为限制的，根据H=（a'/a）=8πG/3*ρ，（ρ为宇宙的单位密度）观测的越久远，尺度因子的扩张是呈现加速，也就是说，在某个遥远的地方，其膨胀速度会超过光速，那么这之外的部分，就是人类（或其他任何文明）终其一生也无法观测/沟通/互动的，也就是一个铁的边界。从这个角度来说，确实有几分相似于黑洞。一个反过来的黑洞：普通黑洞是视界内信息消失，宇宙视界则正好相反，是视界外信息消失。

※鱼鱼╰☆

是的。史瓦西半径是和质量成正比。而假设密度一定的情况下，这个半径内能容纳的质量是和半径的三次方成正比的。


一个有趣的事实是如果计算我们现在估计出的宇宙总质量的史瓦西半径，和可观测宇宙的大小恰好差不多大。

2支棒棒糖

进入黑洞视界后就再也出不来了，但宇宙中没有这种再也出不来的视界。