當黑洞與黑洞相碰撞時會發生什麼?

2021-01-07 天文在線

百家號獨家內容。

似乎就在近幾月，乃至近幾年間，出現了很多關於黑洞的討論，然而雖然這些神秘的宇宙現象已經被研究了近一個世紀，卻還留有一些未被解釋的問題。一個黑洞的引力是如此的強大，以至於光都無法從中逃脫，當然其中的秘密也亦如此。

2016年年初，科學家們做出了一個驚人的發現，人們第一次探測到了引力波，這意味著兩個黑洞已在遙遠的宇宙中的某處碰撞。這個新聞報導登上了國際頭條，也使我們對於太空，引力與宇宙起源的知識前進了一大步。

當人們懷揣著對黑洞的興趣時，自然而然的就想要了解其中更多激動人心的細節。那麼，當兩個黑洞碰撞時到底會發生什麼呢？

黑洞的死亡螺旋

黑洞是死恆星自身坍塌遺留下來的殘餘物，這些密度極大的黑洞被留在星系的中心，具有威脅的漂浮著，吞噬著越來越多的物質，並在體積與強度上增長著。兩個黑洞的碰撞將會是一場旗鼓相當的星際終極對戰。但由於沒有任何物質能夠在越過視界線（「一個臨界點」）後逃離黑洞的控制，想要確切的知道當兩個這樣巨大的天文現象相撞時發生了什麼是很難的。

理論預測了當兩個黑洞開始引力影響後，它們會開始繞著對方旋轉，逐漸接近形成一個更加緊密的螺旋。最後，這兩個黑洞會合併成為一個更大的黑洞，但在合併的同時，還會產生驚人的熱量。黑洞以一個驚人的速率在旋轉（在某些情況下是光速的1/3 到 1/2 ），並且它們的質量還一般是太陽的一億倍以上。因此，還存在一個相反的理論，認為這兩個黑洞可能會由於它們的快速旋轉從而產生負面的相互作用和反衝。

圖解：引力波(Photo Credit: the_lightwriter / Fotolia)

每個黑洞都被一團巨大的磁化氣體雲包圍著。而當兩黑洞擁有驚人磁力與引力的場開始相互作用時，會在黑洞的吸積盤上方形成一個漏鬥形的渦旋。在碰撞的最後階段，兩黑洞可能會以光速的一半的速度繞著對方旋轉，最終，在全宇宙都能感受到的能量爆發中合二為一。

我們知道的是，當黑洞碰撞時，它們會釋放出大量的引力波，這使得兩黑洞失去了軌道能量並最終合併。當兩黑洞碰撞時，這些引力波以「閃光」的形式向外發射，充當通過宇宙空間的「漣漪」。這些稀少的波可以被地球上高靈敏度的儀器探測到，比如說在雷射幹涉引力波天文臺（一對坐落於美國的華盛頓和路易斯安那州的天文儀器）發現的那些。

黑洞碰撞(Photo Credit: crystaleyestudio / Fotolia)

2016年初，LIGO的科學家們第一次確認發現了由大概13億光年外兩黑洞碰撞發出的引力波。這意味著這兩個黑洞是於地球上第一個植物出現時發生碰撞的，換種說法，這兩個黑洞是在地球上出現第一個動物前的將近6.5億年前碰撞的。這些引力波用了如此之久來穿過廣闊的宇宙，被人類探測到。

如今，更多像LIGO這樣的儀器正在全球範圍內被建造，它們會幫助我們查明黑洞碰撞時的地方。這對於黑洞研究的新痴迷會讓我們對宇宙的本質與這宇宙中最可怕與神秘的現象背後的真相有了更深入的認識。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.sciabc- John Staughton

What Happens When Black Holes Collide? – HubbleSite

What Happens When Black Holes Collide? – Universe Today

The Black-Hole Collision That Reshaped Physics – Nature.com

Watch what Happens When Two Black Holes Collide – The British Broadcasting Corporation (BBC)

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