掉入黑洞很容易成为最糟糕的死亡方式。

万圣节是鬼魂、地精和食尸鬼出没的时候，但宇宙中没有什么比黑洞更可怕的了。

黑洞——太空中引力如此之强以至于任何东西都无法逃脱的区域——是当今新闻的热门话题。2020 年诺贝尔物理学奖的一半授予罗杰彭罗斯，因为他的数学工作表明黑洞是爱因斯坦引力理论不可避免的结果。Andrea Ghez 和 Reinhard Genzel 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，有以下三个原因。如果你掉进一个恒星死亡时留下的黑洞，你会被撕碎。此外，在所有星系中心看到的巨大黑洞都有永不满足的胃口。黑洞是物理定律被抹去的地方。

我研究黑洞已经超过 30 年了。我特别关注潜伏在星系中心的超大质量黑洞。大多数时候它们是不活动的，但是当它们活跃并吞噬恒星和气体时，靠近黑洞的区域可以超过容纳它们的整个星系。黑洞活跃的星系被称为类星体。尽管我们在过去几十年里对黑洞有了了解，但仍有许多谜团需要解开。

艺术家对围绕超大质量黑洞的物质盘的印象。图片来源：ESA/Hubble, M. Kornmesser

死于黑洞

黑洞预计会在大质量恒星死亡时形成。在恒星的核燃料耗尽后，它的核心会坍缩到可以想象到的物质密度最高的状态，比原子核密度大一百倍。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，当它们围绕一颗普通恒星运行时就会被发现。正常恒星的特性使天文学家能够推断其暗伴星黑洞的特性。

第一个被确认的黑洞是天鹅座 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发现了大约 50 个黑洞。它们是预计将散布在银河系中的大约1000 万个最接近的例子。

黑洞是物质的坟墓；没有什么可以逃脱它们，甚至光也无法逃脱。落入黑洞的任何人的命运都将是痛苦的“意大利面”，斯蒂芬霍金在他的“时间简史”一书中推广了这一想法。在意大利变化过程中，黑洞的强大引力会将你拉开，分离你的骨骼、肌肉、筋腱甚至分子。正如诗人但丁在他的诗《神曲》中描述的地狱之门上的话：放弃希望，所有进入这里的人。

M87星系中心黑洞的照片。黑洞的轮廓是由在其事件视界附近的强引力影响下围绕它旋转的热气体的辐射勾勒出来

每个星系都有一只饥饿的野兽

过去 30 年来，哈勃太空望远镜的观测表明，所有星系的中心都存在黑洞。更大的星系有更大的黑洞。

大自然知道如何在惊人的质量范围内制造黑洞，从质量为太阳几倍的星体到质量为数百亿倍的怪物。这就像一个苹果和吉萨大金字塔之间的区别。

就在去年，天文学家发布了第一张黑洞及其事件视界的照片，这是一个位于 M87 椭圆星系中心的 70 亿太阳质量的野兽。

它比我们银河系中的黑洞大一千多倍，它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，但是当它们的引力吸引附近的恒星和气体时，它们会爆发出强烈的活动并释放出大量的辐射。大质量黑洞在两个方面是危险的。如果你靠得太近，巨大的引力会把你吸进去。如果它们处于活跃的类星体阶段，你会被高能辐射炸毁。

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、房屋和街道发出的大约 1 亿盏灯对应着银河系中的星星。在这个类比中，处于活动状态的黑洞就像洛杉矶市中心直径 1 英寸的光源，比城市的亮度高出数百或数千倍。类星体是宇宙中最亮的天体。

超大质量黑洞很奇怪

迄今为止发现的最大黑洞的质量是太阳质量的 400 亿倍，或太阳系大小的 20 倍。虽然我们太阳系中的外行星每 250 年运行一次，但这个质量更大的物体每三个月自转一次。它的外边缘以光速的一半移动。像所有黑洞一样，巨大的黑洞被事件视界挡住了视线。在它们的中心是一个奇点，一个空间中密度无穷大的点。我们无法理解黑洞的内部，因为物理定律失效了。时间在事件视界处冻结，引力在奇点处变得无限。

关于大质量黑洞的好消息是，你可以在落入黑洞后幸存下来。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。事件视界内部没有任何东西可以逃脱，因此您无法逃脱或报告您的经历。

根据斯蒂芬霍金的说法，黑洞正在慢慢蒸发。在宇宙的遥远未来，在所有恒星都已经死亡、星系被加速的宇宙膨胀从视野中消失很久之后，黑洞将是最后幸存的物体。

最大质量的黑洞将需要难以想象的数年时间才能蒸发，估计为 10 的 100 次方，或者 10 次方加上 100 个零。宇宙中最可怕的物体几乎是永恒的。

由亚利桑那大学天文学杰出教授 Chris Impey 撰写

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