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眾所周知,黑洞之所以被稱為是因為黑洞中心的引力如此之強,它會將附近的所有光線吸收進來,誰都無法逃脫。由此可見,黑洞的引力有多強。
眾所周知,黑洞在宇宙中有最強的引力,所以沒有人願意接近它。
如果你距離太近,黑洞的引力會很大,以至於以光速行駛也無法逃脫。
這個不能返回的臨界點被稱為「視界」。
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圖像。在頂端出現被扭曲成弧形的銀河盤面
另一個不想離黑洞太近的原因是因為我們稱之為「麵條化」的假設(「麵條化」:如果你離黑洞過近,就會被黑洞的引力撕裂成像麵條一樣長長的一條)。
圖解:在巨大橢圓星系M87核心的超大質量黑洞質量大約是太陽70億倍,如事件視界望遠鏡發布的第一張圖片(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。
把星星變成義大利麵條
想像一下太空中的某個物體,比如恆星,當恆星靠近黑洞時,因為恆星的一側比另一側更靠近黑洞,所以恆星的一側比另一側受力更大。
來自重力的拉力在最靠近黑洞的一側會更強,而在更遠離黑洞的一側會更弱。
引力的這種差異(稱為「潮汐力」)將導致恆星被撕裂,這就像將一團義大利麵麵團拉成義大利麵條。
有時天文學家可以在其他星系中觀察到這種情況,它的技術名稱是「潮汐撕裂事件」,這僅意味著恆星離黑洞太近而被撕裂。
這是藝術家對麵條化的印象:最近的黑洞距離我們太遠了,以至於根本不能傷害到我們。
值得慶幸的是,我們不必擔心,因為地球附近沒有近到足以影響我們的黑洞。我們所知道的最接近地球的黑洞稱為V616 Monocerotis,也被稱為A0620-00。
這個黑洞比我們的太陽大6.6倍。(這意味著它具有很大的質量,這意味著它具有非常強大的引力,甚至比太陽的引力還要強。)
如果地球距離該黑洞約800,000公裡(3.7光秒)以內,它將被撕裂。但這是不可能發生的,起碼在我們這代人的一生中。
V616 Monocerotis距離我們約3,300光年,那是非常非常遠的地方。
圖解:被銀河中心黑洞扯碎的氣體雲(2006年、2010年和2013年的觀測結果分別以藍色、綠色和紅色表示)。
相關知識
黑洞是一個時空區域,表現出很強的重力加速度,以至於沒有任何東西(沒有粒子或什至是電磁輻射,例如光)可以從中逃脫廣義相對論預測,足夠緊湊的質量可以使時空變形以形成黑洞。無法逃脫的區域邊界稱為視界。儘管視界對越過它的物體的命運和環境都有巨大影響,但似乎沒有觀察到局部可檢測到的特徵。在許多方面,黑洞都像一個理想的黑體,因為它不反射任何光線。此外,彎曲時空中的量子場理論預測,視界會發出與黑體具有相同的光譜,溫度與質量成反比的霍金輻射。對於恆星質量的黑洞來說,該溫度僅約為十億分之一開爾文溫度,因此幾乎無法被觀察到。
最早在18世紀,約翰·米歇爾和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考慮過引力場強大到光線都無法逃逸的物體。1916年,卡爾·史瓦西發現了廣義相對論現代黑洞模型特徵的第一個解,然而大衛·芬克爾斯坦在1958年才首次發表它做為一個無法逃脫空間區域的解釋。長期以來,黑洞一直被認為是數學上的一種好奇心。在20世紀60年代,理倫工作顯示這是廣義相對論的一般預測。約瑟琳·貝爾·伯奈爾在1967年發現中子星,激發了人們對引力坍縮造成緻密天體的興趣,認為可能能在天體物理中實現。
作者: 錢英俊
FY: Janie Hoormann
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