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黑洞会死吗?

作者:奔跑的历史
黑洞会死吗?

01

根据爱因斯坦的相对论——当某一种物体的运行速度达到光速时,该物体的质量应该是无穷大的。

这样就引出了一个有意思的问题:光本身的质量是无穷大的吗?

如果光的质量是无穷大的,那太阳光天天照在我们身上,为什么我们从来没有感觉到它的重量?

要回答这个问题,首先要理清一个概念,即:目前就人类文明所知的一切有质量的物质,其运动速度都不可能到达光速(不然就造成时间相对静止了),只能无穷接近光速;

只有“没有”(实际有没有存疑,姑且认为没有)质量的物质才能以光速运行。

但笃定认为光是没有质量的,又很武断。

因为宇宙中有一种天体,光陷进去了都逃逸不出来。

光这么牛逼,还是干不过黑洞。

02

黑洞理论的提出时间是很早的。

1783年11月,英国自然哲学家、天文学家、地质学家约翰·米歇尔写了一封信给亨利·卡文迪许(第一个算出地球质量的人)。

米歇尔言明自己在万有引力定律的基础上又有一个新的大胆的关于“暗星”的想法:

如果一颗天体的密度和太阳差不多,但它的半径却比太阳要大上五百倍。

那么,这颗天体表面的逃逸速度,将会超过光速。

所以,这颗天体自身的引力就会把一切物质全都牢牢的“吸附”住(包括光也没办法反射回来),因此天文学家将看不见它,这使它成为宇宙中最神秘的天体之一。

米歇尔对于“暗星”的想法,恰巧构建了黑洞最早的雏形。

而“黑洞”正式成为天文学名词,是由美国物理学家约翰·惠勒在1967年的一场会议中推广普及的。

03

宇宙中有无数个大小不等的黑洞,有些黑洞的大小可能仅仅相当于一座城市,但是它里面的密度却相当于一颗太阳。

黑洞是如何形成的呢?

黑洞的前身是一颗颗恒星。

恒星“濒临死亡”的时候,其内部核聚变反应会停止。

这时候,原本引力和重力的平衡将被打破。

重力减弱之后,引力向内挤压,形成恒星坍缩。

04

宇宙中并不是所有的恒星都会坍缩成黑洞。

太阳最后就会变成一颗既不发光也不发热的黑矮星,整个太阳系会一片死寂。

质量超过太阳8到25倍的恒星,在其后期会发生爆炸,爆炸时亮度极高,甚至可以达到银河系可观测恒星的总亮度,这种现象就叫做“超新星爆发”。

超新星爆炸会使这颗恒星的大部分物质都飞散出去,形成类似蟹状星云这种的云气。

黑洞会死吗?

蟹状星云

爆炸之后,尘埃及恒星的剩余物质又会重新在引力的作用下形成新的恒星,这就是标准的“向死而生”。

而宇宙中可以演化成为黑洞的恒星,质量最少在30倍太阳质量以上,即使爆炸之后,它们的质量也可以达到太阳的3—4倍,足够发生反应。

黑洞会死吗?

一句话,质量不够大,你就只有毁灭的份儿。

05

1054年,宋朝人就经历过超新星爆发。

《宋会要·卷52》载:

至和元年七月二十二日,守将作监致仕杨维德言:

伏睹客星出现,其星上微有光彩,黄色。

谨案《黄帝掌握占》云:

客星不犯毕,明盛者,主国有大贤。

乞付史馆,容百官称贺。

诏送史馆。

嘉祐元年三月,司天监言:

客星没,客去之兆也。

初,至和元年五月,晨出东方,守天关,昼见如太白,芒角四出,色赤白,凡见二十三日。

06

理论上来说,物质进入黑洞以后,黑洞可以慢慢变大,黑洞的质量上限是可以无穷大的。

不过,因为黑洞周围所存在的物质是有限的,所以它的质量也可能是有限的。

目前发现的宇宙中的最大黑洞,位于NGC3842星系中,距离地球3.2亿光年,据推测该黑洞的质量,约等于97亿颗太阳质量的总和。

07

超大质量恒星“死”后会变成黑洞,那黑洞会“死”吗?

霍金曾解释过,他个人认为黑洞也是会死的,因为黑洞的质量也在蒸发。

霍金认为,每个黑洞在坍缩成功后,它的核都有一定的温度,温度也不是恒定的,温度的高低和黑洞的质量成反比。

大黑洞温度低,蒸发性能弱;小黑洞温度高,蒸发性能强。

等黑洞蒸发到自身没有质量的时候,它也就“死”了。

08

黑洞究竟是二维的还是三维的?

现在没有确切的答案。

目前的认知是:它是一个球体(因为它原来就是一颗恒星),真正发挥作用的还是它那变态的引力。

不过,新近的一些专家认为,我们所认识的一些黑洞,其实是一个膜,并不是所谓的三维事物,凡是掉进黑洞里的东西,其实都集中在它的表面。

科幻小说总是想象着黑洞的另外一端连接着白洞。

凡是掉进黑洞里的东西,会沿着黑洞的另外一头出去。

09

黑洞到底长什么样?

2017年4月,事件视界望远镜国际合作团队利用分布在全球各地的8台毫米波望远镜组成干涉阵列,连成一台虚拟口径达到地球大小的望远镜,对银河系中心的黑洞人马座A,和距离地球5500万光年的M87星系中心的黑洞进行拍摄。

当然,我们看不到黑洞本身,人们观测到的,仅仅是黑洞可视界面周围的吸积盘发出的光。

经过两年的数据处理,2019年4月10日,天文学家公布了人类历史上的首张黑洞照片——M87中心的黑洞(图1)。

黑洞会死吗?

图1-外星系M87中心的黑洞

图2-银河系超大质量黑洞Sgr A*的首张照片,形状与M87大同小异

值得注意的是,今年5月12日公布的我们自己银河系中心地带超大质量黑洞Sgr A*(图2)的质量等于400万个太阳的总和。

不过尽管它的引力超强,它也仅仅是对附近及靠近它的天体具有强大的破坏力,至于其他的天体,一样可以安之若素的存在。

10

美国《纽约时报》11月5日报道,美国科学家报告说他们发现了离地球最近的黑洞。

位于蛇夫座的一颗恒星旁边,距地球1600光年。

黑洞会死吗?

《纽约时报》报道截图

大家不用担心,这个距离对地球来说还是安全的,不用担心被吸进去。

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