光影碎片
黑洞通向哪里?
首先,让我们从认识黑洞开始。
黑洞形成于质量很大的恒星衰亡时。一个恒星有很大的质量,意味着它的内部受到了很大的引力作用。你在地球上受到的重力与这种引力作用相同,它使你不会漂浮在空气中!
图解: 在巨大椭圆星系M87核心的超大质量黑洞质量大约是太阳70亿倍,如事件视界望远镜发布的第一张图片(2019年4月10日)所示。可见眉月形的光环和中心的阴影,这是在黑洞的事件视界光环和光子捕获区引力的放大视觉影像。眉月形肇因于黑洞的自转和相对论放射现象;阴影直径大约是事件视界直径的2.6倍。
这些恒星也是由释放大量热量的高温气体组成的。这就产生了一种从内到外推动恒星的力。
通常,重力的拉力和热量的推力相互平衡。但是,当恒星变老的时候,它会燃烧掉所有的燃料,再也无法产生任何推力。在只有万有引力作用的情况下,恒星的所有质量将塌缩到一个点上。这就是我们所说的黑洞。
图解:模拟大麦哲伦云前方有黑洞的影像图。请注意重力透镜效应产生两个高度扭曲的星云图像。在顶端出现被扭曲成弧形的银河盘面
无法逃离的黑洞
因为黑洞是由一个大质量恒星塌缩成一个非常小的点(按照科学家的话来说,也就是黑洞是高密度点),它具有超强的引力。任何靠近黑洞的东西都无法逃逸出去。
艺术家对黑洞的印象。
黑洞之所以被命名为黑洞,是因为如果给黑洞拍照,你将什么也看不见。没有光能够逃离黑洞返回摄像机(毕竟,摄像机所做的就是记录光)。你只会看到一张宇宙的图片,在黑洞所在的地方有一个黑色的圆圈。
图解:上:艺术家描绘超大质量黑洞从邻近的星体上抽走物质。 左下:超大质量黑洞的X光映像。 右下:超大质量黑洞的光学映像。
遗憾的是,很难找到足够好的相机来拍这样的照片。取而代之的是,天文学家研究黑洞的方法是观察那些被吸进黑洞的物质,在它们离黑洞太近并穿过视界之前。我们没办法知道它们进去后会发生什么。
所以,它们都去哪里了呢?
这是一个挑战性问题:一旦你进入黑洞并经过视界会发生什么?答案是没有人知道。科学家还在研究中!
图解:这是艺术家描绘的黑洞附近光子的路径。事件视界对电磁波的引力弯曲和捕捉,是事件视界望远镜捕捉到阴影的原因。
一种观点认为黑洞形成了虫洞。你可以阅读这篇好奇的儿童文章来了解虫洞。
这些虫洞在两个空间之间充当隧道。这意味着你可以通过黑洞进入另一个完全不同的宇宙。甚至可能在一个不同的宇宙中生存!
图解:对非旋转黑洞外观的预测,已经提出会出现带电粒子物质的环状环,如同人马座A*的模型。由于抗衡黑洞的强大的引力需要极高的轨道速度产生的巨大离心力,不对称是多普勒效应造成的结果。
天文学家花了很多时间试图描述虫洞是如何形成和工作的。不过,在找到观察黑洞的方法之前,没有人能确定这是否真的会发生。
也许有一天你会成为一名帮助我们找到这些答案的科学家。你的提问非常好,具有深刻的意义。
相关知识
黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界 (英语:event horizon)。
图解:超大质量黑洞从吸积盘中吸积的概念图。
虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,它不反光。此外,弯曲时空中的量子场论预测,事件视界发出的霍金辐射,如同黑体的光谱一样,可以用来测量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞,这种温度高达数十亿K,因此基本上无法观测。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. theconversation
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happybaozi
有一些质量特别大的黑洞处在星系中央,周围的行星恒星不断地被它吸进去,它们在两星系之间喷出巨大的气流,发出耀眼的光,照亮整个星系。
这种情况对于离我们远的星系比较常见,它们似乎都是一些远古星系。
它们在很长一段时间里都被称作活动星系核和类星体,但是迄今为止最可能的解释是它们就是质量巨大的黑洞,吸收了周围的行星恒星。
既然已经过了这么久,那在那些黑洞周围的行星恒星,能被吸收的应该都已经被吸收掉了。
黑洞不像是真空吸尘器;它们不是单纯的把自己周围的东西吸进去。它们会对周围的物体施加重力和潮汐,对周边物体的轨道也有影响,但是如果它们在安全的距离之外,气体和恒星可以在黑洞周围的稳定轨道上运行很长一段时间。
不只是一项任务:新的进展
如果上述情况对周边所有的气体和星体都适用,那黑洞就跟沉睡没什么区别了;很长一段时间就没什么会发生。黑洞就在那里,然后周围的物体围着它转呀转。我们把黑洞的这个时期称为静默或沉睡。
但是星体会受到黑洞发出的潮汐力而且气体之间有摩擦力,所以久而久之那些在沉睡黑洞附近的气体和星体的能量自然会降低。
最终,这看起来就会像黑洞周边的气体和星体都被黑洞吸走,因为它们失去能量之后它们的轨道会变得越来越小,它们的运行速度也会变得越来越快。
这时,黑洞就以一种神奇的方式苏醒了。
这就是目前在星系中央的黑洞正在进行的事情。它基本上就是沉睡的。有一团小气体被吸收,它就苏醒。最新预设的是这种事会在几年前发生,但显然这个预设不对,因为黑洞附近没什么反应。
在星体逐渐死亡和宇宙持续膨胀的过程中,最后所有的黑洞都会陷入沉睡。
它们就呆在那里,无声的转动。如果霍金对黑洞的理论是正确的,那黑洞就会逐渐蒸发。最终它们会完全消失,什么也不剩下,但是这一切的发生需要很久很久,大概10^100那么多年。
所以对于那些刚刚发现的沉睡黑洞(210亿倍太阳的重量),目前什么都不会发生。
相关知识
黑洞(英语:black hole)是时空展现出引力的加速度极端强大,以至于没有粒子,甚至电磁辐射,像是光都无法逃逸的区域。广义相对论预测,足够紧密的质量可以扭曲时空,形成黑洞;不可能从该区域逃离的边界称为事件视界 (英语:event horizon)。虽然,事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响,但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面,黑洞就像一个理想的黑体,它不反光。此外,弯曲时空中的量子场论预测,事件视界发出的霍金辐射,如同黑体的光谱一样,可以用来测量与质量反比的温度。在恒星质量的黑洞,这种温度高达数十亿K,因此基本上无法观测。
最早在18世纪,约翰·米歇尔和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考虑过引力场强大到光线都无法逃逸的物体。1916年,卡尔·史瓦西发现了广义相对论现代黑洞模型特征的第一个解,然而大卫·芬克尔斯坦在1958年才首次发表它做为一个无法逃脱空间区域的解释。长期以来,黑洞一直被认为是数学上的一种好奇心。在20世纪60年代,理伦工作显示这是广义相对论的一般预测。约瑟琳·贝尔·伯奈尔在1967年发现中子星,激发了人们对引力坍缩造成致密天体的兴趣,认为可能能在天体物理中实现。
作者: quora
FY: 张颢葶
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