黑洞無疑是宇宙中最為神秘的物體之一,在數位科學家的努力下,我們對黑洞終於有了一個初步的瞭解。
黑洞的誕生
宇宙中的恆星大多是由氫組成,就像我們的太陽,氫含量達到了約百分之75。氫透過核聚變合成氦,並且釋放大量的能量,這種能量會以輻射的形式向外發射。
這些輻射又會和引力形成一個非常微妙的平衡,只要恆星內部的核不斷髮生核聚變,那麼輻射和引力的平衡就會讓恆星一直穩定下去。
我們通常以太陽來作為衡量單位,要知道太陽核心的核聚變反應都會產生一些質量大於氦的元素,而對於那些遠超太陽質量的恆星來說,它們自身的引力和熱度會讓氫合成更加重的物質。
直到某一天,該恆星的核心有了鐵元素的出現,並且隨著時間的積累,鐵的含量越來越多,質量越大,它的引力也會越來越大,但是內部的熱量並沒有發生變化。
當它核心產生的熱量不足以對抗引力時,那麼引力和輻射之間的微妙平衡就會被打破。
這時候恆星會因為重力崩潰形成各種緻密星,黑洞就是其中一種,它是超大質量恆星死亡後的產物。
就像圖中顯示的黑洞一樣,我們通常所能觀測到的是它的邊緣部分,外面那一層光圈,也就是事件視界。
因為事件視界內部,只有達到光速才能逃脫,而按照目前我們的認知,光速是無法被超越的,因此,我們也就看不到內部的景象。
黑洞內部,我們認為存在著一個奇點,這個奇點蘊含著黑洞的所有質量,但是神奇的是,它的體積幾乎為0,也就是說黑洞很有可能是一個洞。
正因為它又黑又是個洞,所以,我們把它稱之為黑洞。
首先要知道,黑洞並不會無限吸收周圍的東西,比如說,如果現在的太陽變成了黑洞,地球不會被吸過去,它還是會在原來的軌跡上執行,直到太陽黑洞的質量變大。
如果有一天,你不小心掉到黑洞裡面會怎麼樣?
對於外面看的人來說,你會一直保持一個靜止的狀態,不管外界過了多少年,你的姿勢可能就會發生一點變化,但是對於你來說,眼前的光景會飛速轉換,你可能有機會目睹地球從誕生到毀滅的全過程。
不過最後的結果都是死亡,對於大一點的黑洞來說,死得慢一點,小質量的黑洞會讓你瞬間死亡,這取決你離奇點的距離。可以把它當作是跳崖,離地面越遠活得越久。
目前人類觀測到最大的黑洞質量相當於地球的幾百億倍大,TON 618以及S5 0014+81兩位就存在著這樣的潛力。不僅如此,科學家們還觀察到了雙黑洞的存在,這也是宇宙中已知的最大引力波源。
不得不感嘆宇宙的神奇,雙黑洞會不斷地靠近,直到形成一個更大的黑洞,這也是黑洞成長的方式之一。它還會吸收其他恆星或者是一些小的行星,並不斷長大,從而成為中等質量黑洞,一步步到超大質量黑洞。
按照這個理論,黑洞似乎會無限膨脹下去,直到吞噬整個宇宙。不過,根據霍金的理論,這種事情並不會發生。
霍金認為,黑洞並不是純黑的,只是我們觀測不到,它也會向外發射一些熱輻射,如果一個黑洞發射出去的輻射比吸收的多,那麼它的質量是會不斷減少的。這也是為什麼這麼大的宇宙中,大質量黑洞很少的原因,大部分撐不到這個時候。
但是並不是大質量黑洞就可以永生了,按照霍金的理論,它們也不過是比小黑洞多活了n年而已。所有的黑洞會因為霍金輻射而蒸發死亡,以此結束了作為黑洞的一生。
黑洞死亡之後,人們就非常難再觀察到了,因為它們都蒸發殆盡了,這也解釋了,為什麼我們看不到宇宙誕生時期的黑洞。