黑洞通向哪裡?
首先,讓我們從認識黑洞開始。
黑洞形成於品質很大的恆星衰亡時。一個恆星有很大的品質,意味著它的內部受到了很大的引力作用。你在地球上受到的重力與這種引力作用相同,它使你不會漂浮在空氣中!
圖解: 在巨大橢圓星系M87核心的超大品質黑洞品質大約是太陽70億倍,如事件視界望遠鏡釋出的第一張圖片(2019年4月10日)所示。可見眉月形的光環和中心的陰影,這是在黑洞的事件視界光環和光子捕獲區引力的放大視覺影像。眉月形肇因於黑洞的自轉和相對論放射現象;陰影直徑大約是事件視界直徑的2.6倍。
這些恆星也是由釋放大量熱量的高溫氣體組成的。這就產生了一種從內到外推動恆星的力。
通常,重力的拉力和熱量的推力相互平衡。但是,當恆星變老的時候,它會燃燒掉所有的燃料,再也無法產生任何推力。在只有萬有引力作用的情況下,恆星的所有品質將塌縮到一個點上。這就是我們所說的黑洞。
圖解:模擬大麥哲倫雲前方有黑洞的影像圖。請注意重力透鏡效應產生兩個高度扭曲的星雲影象。在頂端出現被扭曲成弧形的銀河盤面
無法逃離的黑洞
因為黑洞是由一個大品質恆星塌縮成一個非常小的點(按照科學家的話來說,也就是黑洞是高密度點),它具有超強的引力。任何靠近黑洞的東西都無法逃逸出去。
藝術家對黑洞的印象。
黑洞之所以被命名為黑洞,是因為如果給黑洞拍照,你將什麼也看不見。沒有光能夠逃離黑洞返回攝像機(畢竟,攝像機所做的就是記錄光)。你只會看到一張宇宙的圖片,在黑洞所在的地方有一個黑色的圓圈。
圖解:上:藝術家描繪超大品質黑洞從鄰近的星體上抽走物質。 左下:超大品質黑洞的X光映像。 右下:超大品質黑洞的光學映像。
遺憾的是,很難找到足夠好的相機來拍這樣的照片。取而代之的是,天文學家研究黑洞的方法是觀察那些被吸進黑洞的物質,在它們離黑洞太近並穿過視界之前。我們沒辦法知道它們進去後會發生什麼。
所以,它們都去哪裡了呢?
這是一個挑戰性問題:一旦你進入黑洞並經過視界會發生什麼?答案是沒有人知道。科學家還在研究中!
圖解:這是藝術家描繪的黑洞附近光子的路徑。事件視界對電磁波的引力彎曲和捕捉,是事件視界望遠鏡捕捉到陰影的原因。
一種觀點認為黑洞形成了蟲洞。你可以閱讀這篇好奇的兒童文章來了解蟲洞。
這些蟲洞在兩個空間之間充當隧道。這意味著你可以通過黑洞進入另一個完全不同的宇宙。甚至可能在一個不同的宇宙中生存!
圖解:對非旋轉黑洞外觀的預測,已經提出會出現帶電粒子物質的環狀環,如同人馬座A*的模型。由於抗衡黑洞的強大的引力需要極高的軌道速度產生的巨大離心力,不對稱是多普勒效應造成的結果。
天文學家花了很多時間試圖描述蟲洞是如何形成和工作的。不過,在找到觀察黑洞的方法之前,沒有人能確定這是否真的會發生。
也許有一天你會成為一名幫助我們找到這些答案的科學家。你的提問非常好,具有深刻的意義。
相關知識
黑洞(英語:black hole)是時空展現出引力的加速度極端強大,以至於沒有粒子,甚至電磁輻射,像是光都無法逃逸的區域。廣義相對論預測,足夠緊密的品質可以扭曲時空,形成黑洞;不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界 (英語:event horizon)。
圖解:超大品質黑洞從吸積盤中吸積的概念圖。
雖然,事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響,但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特徵。在許多方面,黑洞就像一個理想的黑體,它不反光。此外,彎曲時空中的量子場論預測,事件視界發出的霍金輻射,如同黑體的光譜一樣,可以用來測量與品質反比的溫度。在恆星品質的黑洞,這種溫度高達數十億K,因此基本上無法觀測。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. theconversation