為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

宇宙中沒有什麼比黑洞更可怕了。其引力非常強以至於光線都無法逃脫的太空區域,成為當今新聞中的熱門話題。2020年諾貝爾物理學獎的一半授予羅傑·彭羅斯,因為他的數學工作表明黑洞是愛因斯坦引力理論不可避免的結果。安德里亞•蓋茲和萊因哈德•根澤爾分享了另一半,證明了一個巨大的黑洞位於我們星系的中心。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

黑洞很可怕,原因有三點。如果當一顆恆星死亡時你掉入一個遺留的黑洞中,你將被撕碎。同樣,在所有星系中心看到的巨大黑洞,食慾很好。黑洞是消除物理定律的地方。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

很多人專注潛伏在星系中心的超大質量黑洞。大多數情況下,它們處於非活動狀態,但是當它們處於活動狀態並吃掉恆星和氣體時,靠近黑洞的區域會比容納它們的整個星系耀眼。黑洞活躍的星系稱為類星體。在過去幾十年中,我們已經瞭解了所有有關黑洞的知識,但仍有許多謎團需要解決。

黑洞死亡

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

當一顆巨大的恆星死亡時,預計會形成黑洞。恆星的核燃料耗盡後,其核心坍縮到可以想象的最稠密的物質狀態,其密度是原子核的一百倍。如此密集,質子,中子和電子不再是離散的粒子。由於黑洞是黑暗的,因此當它們繞正常的恆星運行時會被發現 。正常恆星的特性使天文學家可以推斷出其暗伴星(黑洞)的特性。

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首先發現的黑洞是天鵝座X-1,這是天鵝座中最亮的X射線源。從那時起,在正常恆星繞黑洞運行的系統中,已經發現了約50個黑洞。估計我們所在的銀河系大約有1000萬個黑洞。

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黑洞是物質的墳墓。沒有什麼可以逃脫它們,甚至光線也不行。掉入黑洞的人的命運將是痛苦的“意大利麵條”,這一思想在霍金的著作《時間簡史》中得到了解釋 。在意大利麵條化的過程中,黑洞的巨大重力會將你拉開,使你的骨骼,肌肉,筋骨甚至DNA分子原子分開。正如詩人但丁在他的詩歌《神曲》中形容地獄之門裡的話:放棄希望,所有進入這裡的人們。

每個星系中都有飢餓的野獸

在過去的30年中,用哈勃太空望遠鏡進行的觀測表明, 所有星系的中心都有黑洞。越大的星系具有越大的黑洞。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

大自然知道如何在巨大的質量範圍內製造黑洞,從數倍於太陽質量的恆星屍體到成百億倍質量的怪物。就像一個蘋果和吉薩大金字塔之間的區別一樣。

就在去年,天文學家發佈了有史以來第一張黑洞及其活動視界的照片,這是M87橢圓星系中心的質量為70億倍太陽質量的野獸。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

它比我們銀河系中的黑洞大一千倍,後者的發現者獲得了今年的諾貝爾獎。這些黑洞大多數時候都是黑暗的,但是當它們的引力吸引附近的恆星和氣體時,它們會爆發成劇烈的活動並散發出大量的輻射。大量的黑洞有兩種危險。如果距離太近,巨大的引力將吸引你。如果它們處於活動類星體相,則將被高能輻射炸燬。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

類星體有多亮?想象一下,晚上在上海這樣的大城市上空盤旋。城市中汽車,房屋和街道發出的大約1億盞燈對應於銀河系中的星星。以此類推,處於活動狀態的黑洞就像是上海市區直徑為2.54釐米的光源,比城市高出數百倍或數千倍。類星體是宇宙中最明亮的物體。

超大質量黑洞很奇怪

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迄今為止,發現的最大黑洞的質量是太陽質量的400億倍,是太陽系體積的20倍。太陽系中的外行星每250年旋轉一次,而質量更大的天體每三個月旋轉一次。它的外邊緣以光速的一半移動。像所有黑洞一樣,大的黑洞被事件視線所遮擋 。它們的中心是奇點,即密度無限的空間點。 我們無法理解黑洞的內部,因為物理定律失效了。時間在事件視界凍結,而重力在奇點處變為無限。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

關於大量黑洞的好消息是,你可以掉入一個黑洞。儘管它們的重力較強,但拉伸力比帶有小黑洞的拉伸力弱,並且不會殺死你。壞消息是事件範圍標誌著深淵的邊緣。沒有什麼可以逃離事件視界的內部,因此你無法回來報告你的經歷。

為什麼黑洞是宇宙中最可怕的東西

霍金認為,黑洞正在慢慢蒸發。在宇宙的遙遠未來中,隨著加速的宇宙膨脹,所有恆星都死亡並且銀河系變的黑暗之後,黑洞將是最後倖存的物體。

最大的黑洞要蒸發掉將需要無數億年的時間,估計為10的100次冪年(或者1的後面有100個零)。宇宙中最恐怖的物體幾乎是永恆的。


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