三个原因决定黑洞是宇宙中最可怕的东西

万圣节是一个被鬼魂、小妖精和食尸鬼纠缠的可怕的日子,但宇宙中没有什么比黑洞更可怕了。

黑洞——太空中引力如此之强、任何物体都无法逃脱的区域,是最近新闻中的热门话题。罗杰·彭罗斯获得了2020年诺贝尔物理学奖的一半奖金,因为他的数学研究表明,黑洞是爱因斯坦引力理论不可避免的结果。安德里亚·盖兹和莱因哈德·根泽尔分享了另一半,因为他们展示了一个巨大的黑洞位于我们银河系的中心。

黑洞之所以可怕有三个原因:如果你掉进恒星死亡后留下的黑洞,你会被撕碎;在所有星系中心看到的巨大黑洞有着无法满足的胃口;而黑洞是物理定律被抹杀的地方。

大多数时候黑洞是不活跃的,但当它们活跃并吞噬恒星和气体时,黑洞附近的区域会比它们所在的整个星系更亮。黑洞活跃的星系被称为类星体。尽管我们在过去几十年里已经了解了黑洞,但仍有许多谜团有待解决。

三个原因决定黑洞是宇宙中最可怕的东西

黑洞预计会在大质量恒星死亡时形成。当恒星的核燃料耗尽后,它的核心坍缩到可以想象的最致密的物质状态,密度是原子核的100倍。密度如此之大,以至于质子、中子和电子不再是离散的粒子。由于黑洞是黑暗的,所以当它们围绕一颗正常的恒星运行时,就会被发现。一颗普通恒星的特性使天文学家能够推断出它的暗伴星——黑洞的特性。

第一个被证实的黑洞是天鹅座X-1,它是天鹅座中最亮的x射线源。从那时起,在正常恒星围绕黑洞运行的系统中,大约发现了50个黑洞。在银河系中散布的大约1000万个星系中,它们是最近的例子。

黑洞是物质的坟墓;没有东西能逃脱它们,连光也不能。落入黑洞的人的命运将是痛苦的“意大利面条化”,这是斯蒂芬·霍金在其著作《时间简史》中推广的一个观点。在意大利面化中,黑洞的强烈引力会把你拉开,把你的骨头、肌肉、肌肉甚至分子分开。正如诗人但丁在他的诗歌《神曲》中描述的那样,地狱之门上的文字是:所有进入这里的人,放弃希望吧。

三个原因决定黑洞是宇宙中最可怕的东西

在过去的30年里,哈勃太空望远镜的观测表明,所有星系的中心都有黑洞。较大的星系有较大的黑洞。

大自然知道如何制造质量范围惊人的黑洞,从质量是太阳几倍的恒星尸体到质量是太阳几百亿倍的怪物。这就像苹果和吉萨大金字塔的区别一样。

就在去年,天文学家发表了第一张黑洞及其视界的照片,这是一个位于M87椭圆星系中心的70亿太阳质量的庞然大物。

它比我们银河系的黑洞大1000多倍,而我们银河系的黑洞的发现者获得了今年的诺贝尔奖。这些黑洞大部分时间都是黑暗的,但当它们的引力吸引附近的恒星和气体时,它们就会爆发出强烈的活动,并释放出大量的辐射。大质量黑洞的危险体现在两个方面。如果你靠得太近,巨大的重力会把你吸进去。如果它们处于活跃类星体阶段,你就会受到高能辐射的冲击。

类星体有多亮?想象一下,晚上在洛杉矶这样的大城市上空盘旋。城市中汽车、房屋和街道上的大约1亿盏灯对应着一个星系中的星星。在这个类比中,处于活跃状态的黑洞就像位于洛杉矶市中心直径1英寸的光源,其亮度比整个城市高出数百或数千倍。类星体是宇宙中最明亮的天体。

迄今为止发现的最大黑洞的质量是太阳的400亿倍,或太阳系的20倍。我们太阳系的外行星每250年公转一周,而这个质量更大的天体每三个月自转一次。它的外缘以一半光速移动。像所有的黑洞一样,巨大的黑洞被视界屏蔽。在它们的中心是一个奇点,一个密度无穷大的空间点。我们无法理解黑洞的内部,因为物理定律失效了。时间在事件视界冻结,重力在奇点处变得无穷大。

关于大质量黑洞的好消息是,你可以在掉入黑洞后存活下来。虽然它们的引力更强,但拉伸力比一个小黑洞要弱,它不会杀死你。坏消息是,事件视界标志着深渊的边缘。没有什么能从视界内逃脱,所以你不能逃脱或报告你的经验。


三个原因决定黑洞是宇宙中最可怕的东西

根据斯蒂芬·霍金的说法,黑洞正在慢慢蒸发。在宇宙遥远的未来,在所有恒星消亡、星系被加速的宇宙膨胀挤出视野很久之后,黑洞将是最后幸存的物体。

最大的黑洞将需要难以想象的时间蒸发,估计是10的100次方,也就是10后面有100个零。宇宙中最可怕的东西几乎是永恒的。

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页面更新:2024-03-10

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