科學大設想:當地球遇上黑洞,又是怎樣一番光景?

2021-01-09 天文在線

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黑洞是太空中存在的可怕現象。他們的引力非常強大,以至於他們扭曲時空的能力超過了可能的極限。

那麼問題來了,如果這樣的怪物突然出現或來到我們太陽系附近會發生什麼?

在回答這個問題之前,讓我們先澄清一些其他問題。它會在多遠的地方出現?它是從哪裡來的?這樣的黑洞會有多大?

遇到黑洞的可能性

讓我們首先指出,恆星通過引力坍塌成為黑洞要求它的質量是太陽的10-15倍甚至更大,所以太陽不可能變成黑洞。在我們的星系中沒有這樣的恆星,也沒有指望發現這樣的恆星。離我們最近的是紅矮星,每個小矮星的質量約為太陽質量的8%-60%。

所以,我們只剩下兩種可能性。第一種是一個黑洞在地球附近自發地出現。我們可以保證那些(fesinaring)強子對撞機(一種將質子加速對撞的高能物理設備,工作過程中極小可能產生不穩定的微小黑洞),無論大小,這種威脅是最小的。

但第二種可能性更真實。在2000年,天體物理學家證實了黑洞穿越宇宙。但是,其中一個經過我們太陽系的可能性仍然很小。不過,這是值得探索的。

黑洞如何扭曲空間和時間

在很遠的地方,黑洞的行為就像一個質量很大的普通物體。即它遵循經典力學定律和牛頓萬有引力定律。事實上,根據一個265倍太陽質量的藍矮星的行為,不可能將其與質量相同的黑洞區分開來。

但當我們接近黑洞時,愛因斯坦廣義相對論定律理論起作用了,根據這種理論,引力能夠扭曲空間和時間,特別是在我們處理黑洞問題時。

當我們乘坐宇宙飛船接近巨大的黑洞時,我們會注意到我們離黑洞越近,飛船的引擎在試圖保持圓形軌道的過程中就需要付出更大的努力。

你會發現自己在黑洞裡走向奇點,進入無限扭曲的空間和時間的核心。在這裡,已知的物理定律不復存在。

在接近黑洞的時候,時間開始變慢。然而,對你來說,什麼都不會改變,但是對於飛船周圍的觀察者來說,它會像糖漿一樣開始流動。當你接近黑洞視界時,從外部看上去,就好像你已經凍僵了,一動不動。因為光無法逃脫黑洞,這將是其他人對你的存在所知的最後一件事。

黑洞的逼近

想像一下不可思議的事情已經發生了。我們星系外的一個巨大黑洞接近一顆新爆發的超新星,它以每秒幾百公裡的速度向我們的星系推進。

我們怎麼知道這事發生了?

沒有辦法知道。除非黑洞開始與一個可見的物體相互作用,因為即使是光也不能從它的「內部」中掙脫出來。

所以,與其在深色地毯上尋找黑髮,不如讓我們考慮一下如何確定黑洞是否正以間接的方式接近我們。

首先,受黑洞影響的物質發出能到達我們的粒子流。

地球居民可以探測到黑洞周圍空間的扭曲。由愛因斯坦相對論預言的引力透鏡被天文學家多次注意到,它們靠近星系、黑洞或我們的太陽等大質量物體。

然而,即使在理想的情況下,也很難注意到黑洞正在逼近。為了讓天文學家探測到恆星輻射的變化,黑洞必須精確地通過恆星和我們之間,實際上就是穿過它的射線。但即使在這種情況下,我們也需要很大的運氣才能注意到這種效果。

最後,黑洞會對天體產生引力效應:行星,恆星,小行星和彗星。因此,我們回到原來的問題:我們假設的能形成黑洞的恆星離太陽系有多遠?

審判日

很明顯,黑洞越近,對我們來說結果就越糟。就像一隻麻雀飛過樹枝間的蜘蛛網。接近這個可怕的黑洞,會改變行星的軌道或者導致整個太陽系的扭曲。

如果黑洞所施加的引力改變了我們環繞太陽的軌道,使之更近,或者讓它離太陽更遠,那就有可能出現災難性的氣候變化、海嘯、颱風和空前規模的地震。

最壞的情況,在離我們很近的地方經過一個黑洞,就可以把我們發射到太陽灼熱的中心,或者把我們踢出太陽系,進入寒冷的太空。

像著名的天體物理學家尼爾·德格拉斯·泰森曾經指出,「黑洞決定訪問太陽系的那一天將是一次非常令人失望的經歷。」

在黑洞裡旅行

現在讓我們想像一下,我們的訪客不僅僅是一個黑洞,而是一個超大質量的黑洞,其視界是整個太陽系的五倍多。自然,這樣一個龐然大物用太陽和行星吞噬我們就像白鯊吞下一條不幸的金槍魚一樣。

假設我們創造了一種保護屏障,保護地球免受任何外部威脅,包括以數百萬G為單位測量的巨大重力。

這種情況下,在一個500萬太陽質量的巨大黑洞中,例如,位於我們星系中心的黑洞,當我們穿越視界後,將有大約16秒來觀察,直到達到奇點。

在這次旅行中,我們將能夠看到恆星,因為它們的光穿透黑洞內部,但扭曲的空間和時間將改變他們,使你不能認出他們。我們似乎是在尋找某種難以想像的萬花筒。

在奇點附近,我們周圍的整個宇宙都會收縮成一道薄薄的藍光,然後,曾經是地球的殘餘物將進入一種無限扭曲的狀態,這是我們所知道的空間和時間的邊界。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3.learning- T.S.丶煙雨

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