黑洞是一種非常奇怪的存在。他們完全沒道理,他們從何而來?而當你落入黑洞又會發生什麼事?
恆星大部分是由多到不可思議的氫原子聚集,巨量的氣體雲被自己的引力所吸引而塌陷。在它的核心內,核融合將氫原子組合成氦原子,釋放出巨大的能量。這股能量以輻射作為存在,反抗著引力向外推,將兩股力間維持在一個微妙的平衡。只要核心持續核融合,恆星就能維持足夠的穩定度。但對於那些比我們太陽品質大上許多的恆星,核心內的熱能和壓力可以使它們合成更重的元素,直到它們合成鐵原子。不像先前提到的原子,產生出鐵原子的過程並不會產生任何的能量。鐵在恆星中央組成到一定程度的量後,輻射能與重力之間的平衡就瓦解了。
核心開始崩塌。在若干分之一秒內,恆星發生自爆,以 1/4 光速移動,持續餵給核心更多的品質。宇宙中所有重元素都是在這特別的時刻被創造的,而後恆星死於這場超新星爆炸。最後可能會產生中子星,或者當恆星品質夠大時,整個核心崩塌的品質都落入黑洞。如果你看著黑洞,你真正能看到的是它的事件視界。任何東西越過了事件視界,移動速度必須要比光速快才能逃脫。換句話說,這不可能。
所以我們只看到了一個不會反射任何東西的黑暗球面。但如果事件視界是 "黑" 的部份,那個什麼是黑洞中 "洞" 的部份呢?奇點。我們不確定它究竟是怎樣。一個奇點可能有著無限大的密度,意味著所有物質集中在一個沒有表面也沒有體積的點上。或者是個完全不同的狀況。目前,我們還不知道,這就像是個分母為零的分數。順帶一提,黑洞不像是吸塵器把東西吸走。如果我們把太陽換成個同等品質的黑洞,對地球並沒有什麼影響,當然,我們預計會被冷死。
當你落入黑洞時會發生什麼事?在黑洞附近經過的時間和平常不太相同。從外面看來,當你接近事件視界時會變慢,所以你流經過的時間較緩慢。到達某點時,你看起來就如時間被凍結了一般,顏色慢慢偏紅,然後消失。當你到達觀測點時,你可以看到整個宇宙快速前進,類似於看到未來。
現在,我們不清楚接下來會發生什麼事,但預測會發生以下兩種結果,
一:你死得很痛快。黑洞將時空大幅度地扭曲,一旦你跨過了事件視界,就只剩下唯一一個前進的方向。從字面上看:在事件視界內,你只有一個方向可以走。這就像是個小巷子,當你每走一步後面的路就消失。黑洞的物質非常集中,從某點來看,即使是幾公分的差距,在身體的不同部份,也可能承受著數百萬倍不同的重力。你的細胞在身體被拉扯時一塊一塊被撕開,直到你變成一個原子寬的流動電漿。
二:你死得很快。在你越過了事件視界後,你很快地會撞上一道火牆,並在一瞬間被消滅。上述兩種情況都不怎麼舒服。你會死多快取決於黑洞的品質。小一點的黑洞可能會在你尚未到達事件視界就殺掉你,超大品質的黑洞可能會讓你在事件視界內逛個一陣子。從經驗來看,你離奇點越遠,你就活得越久。
黑洞有著不同的尺寸。有的品質只比太陽大幾倍,直徑和小行星一樣。有的則是超級巨大的黑洞,每個所知的銀河系中央都有一個,而且已經被餵食了數十億年之久。目前,已知的最大黑洞是 S5 0014+81,是太陽品質的 4 百億倍。直徑長達 2367 百億公里,是太陽到冥王星距離的 47 倍。就算黑洞再怎麼強大,它們最終會經由一個叫做 "霍金輻射" 的過程而蒸發。要了解它是怎麼運作的,我們必須說明一下宇宙的真空。
真空中並不是真的空無一物,而是充滿。當這種狀況發生在黑洞邊緣時,其中一部分的虛擬粒子會落入黑洞,另一部份將會逃離並變成真的粒子,所以黑洞正在失去能量。這過程起初發生得很慢,當黑洞變得越小時則越來越快。
當它品質減少到如大型小行星一般時,它會發射出有著一般室溫的熱輻射。當它縮小到一個山脈的大小時,它會散發出同太陽一樣的溫度的熱輻射。而在它生命的最後一秒,黑洞變成輻射蒸發掉了,其中會伴隨著數十億倍核彈爆炸的能量,但這過程非常地緩慢。目前已知最大的黑洞要花上 10^100年才會蒸發。這久到當最後一個黑洞蒸發時,沒人可以親眼見證。遠在發生之前宇宙就會變得不適合居住。這還不是故事的結尾,還有更多有關黑洞好玩的事情。
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3. Kurzgesagt – In a Nutshell-星星隕落地球