黑洞看起來很神秘,我們對黑洞的了解似乎和它們被描繪的一樣黑暗。人們很容易對黑洞的極端、怪異和神秘感到驚訝。
黑洞的起源
恆星經歷著各自的生命周期,它從一團塵埃開始,到一顆年輕的恆星,到一顆巨大的恆星,然後它走向不可避免的死亡。所以基本上,恆星一生中大部分時間都在聚合氫,但一旦氫用完,它就會脫離常規,開始聚合氦。之後,它開始融合更重的元素。當融合更重的元素時,會產生更多的能量。這種由聚變產生的能量與試圖摧毀恆星的重力進行了鬥爭,直到天平傾斜,引力勝出,形成一顆巨大而明亮的超新星。它最終是否會成為黑洞通常取決於恆星的質量,一方面,核心可能會坍縮成中子星。另一方面,如果它的質量太大,它就會變成黑洞。根據研究,確定一顆恆星是否會坍縮成黑洞的最小質量範圍大約是太陽質量的3到5倍。實際上,可以保證的是,如果一顆恆星的質量落在這個範圍內,在它的生命結束時就會出現黑洞。
黑洞是如何吸引光線的?
如果你學過量子力學,你可能聽說過的光的特性之一是光的粒子,光子,實際上是沒有質量的。黑洞所用的力是引力,根據重力的基本定義,我們知道,物體要有這種力,就必須有質量。質量極大的物體吸入無質量的物體?黑洞究竟是如何做到這一點的呢?牛頓將引力定義為一種非接觸力,它從一個物體作用到另一個物體時是不接觸的。然而,阿爾伯特認為引力實際上是大量物體對時空的扭曲。由於引力是時空的一種扭曲,而黑洞產生的引力可能是我們所能預期的宇宙中最強的,那麼在黑洞存在的情況下,光也只能彎曲。
黑洞的質量的最大值和最小值的是多少?
根據天體物理學家的說法,從理論上講,黑洞的大小是沒有極限的。在每個星系的中心,我們會發現一個我們稱之為超大質量黑洞的東西。據估計,其中一個的質量可以達到10億個太陽。迄今為止我們所知道的最大的超大質量黑洞是M87:一個超大質量黑洞,質量約為400億個太陽,表觀大小約為9.5萬億公裡!即使你以光速旅行,你也要花一年多的時間才能穿越這個直徑。黑洞能達到的最小尺寸是多少?根據最近的研究,假設黑洞可以達到不小於10的負33次方釐米,比質子還小得多!
黑洞中的時間是如何運作的?
狹義相對論告訴我們,當你的速度接近光速時,時間流逝比外面的人的時間過得更慢。把它延伸到重力,重力有效地拉伸了時空。這就是為什麼在時空結構中,靠近一個大質量物體的一步,肯定比遠離它的一步要長。簡單地說,當你離黑洞越近,時間就越慢。
會不會有一天黑洞吞噬了整個宇宙?
這個可怕的問題是關於黑洞思考得最多的問題,事實證明,發生這種情況的可能性很小。因為黑洞是宇宙中強大的真空吸塵器,它們也會通過我們稱之為霍金輻射的東西洩漏質量。所以顯然,空白的空間實際上並不是空白的。這只是虛粒子-反粒子對的不斷湮滅,這就是守恆定律保持不變的原因。然而,在黑洞的視界中,這一過程被破壞了。由於黑洞的引力,一個粒子有可能失去它的夥伴而落入其中。現在,我們孤獨的粒子不會被湮滅,它變得真實,它的質量是由黑洞的能量"提供"的。理論上,如果這個過程持續足夠長的時間,黑洞可能最終會消失。