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黑洞吞噬的東西去哪了,它不會(huì)發(fā)光,是怎么發(fā)現(xiàn)的?
黑洞可以說是宇宙中最為神秘的天體之一,愛因斯坦的廣義相對論很早就預(yù)言了黑洞的存在。這種天體有別于其他天體,它們自身不會(huì)發(fā)光,而且還會(huì)把光以及其他物質(zhì)都吞噬掉,從而導(dǎo)致它們無法通過電磁波手段直接觀測到。
那么,黑洞的里面究竟是怎樣的呢?掉進(jìn)黑洞的東西都去哪里了?宇宙中的黑洞是怎么產(chǎn)生的?天文學(xué)家又是如何確認(rèn)黑洞的存在?
由于黑洞內(nèi)部被事件視界阻擋,我們無法看到黑洞本身,也無法看到黑洞的內(nèi)部。目前,對于黑洞的了解都是基于廣義相對論。廣義相對論是一種描述引力的理論,比牛頓的萬有引力定律有著更廣的適用范圍,可以描述強(qiáng)引力場中的引力現(xiàn)象。
愛因斯坦把引力解釋成幾何效應(yīng)。他認(rèn)為空間本身是平坦的,但如果在其中放入質(zhì)量體,就會(huì)導(dǎo)致空間發(fā)生彎曲。質(zhì)量體在彎曲空間中沿著測地線運(yùn)動(dòng),從而表現(xiàn)出各種引力現(xiàn)象。質(zhì)量越大,空間曲率越大,引力作用就越強(qiáng)。
在極端的情況下,空間曲率大到極致,使得包括光在內(nèi)的任何東西一旦進(jìn)入這片空間中就無法逃脫,這樣的天體就是黑洞。由此可見,黑洞沒有實(shí)體表面,而且表面的逃逸速度是光速。
物體和光進(jìn)入黑洞內(nèi)部之后,將會(huì)一直掉向黑洞的中心——奇點(diǎn)。黑洞沒有實(shí)體部分,所有的質(zhì)量都集中在一個(gè)體積無窮小的奇點(diǎn)中。最終,進(jìn)入黑洞中的所有東西都會(huì)掉進(jìn)奇點(diǎn),這會(huì)增加黑洞的質(zhì)量,使得黑洞的范圍變得越來越大。
在宇宙中,最為常見的黑洞應(yīng)該是恒星級黑洞,它們是由大質(zhì)量恒星通過引力坍縮作用而產(chǎn)生的。正常情況下,恒星通過核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的輻射壓與自身的重力是平衡的。一旦恒星的能量耗盡,輻射壓不足以對抗重力,就會(huì)出現(xiàn)引力坍縮現(xiàn)象。大質(zhì)量恒星會(huì)把核心擠壓成黑洞,其質(zhì)量下限估計(jì)為太陽的3倍質(zhì)量。
根據(jù)廣義相對論,對于最小的恒星級黑洞,其半徑僅為8.85公里。如果把地球壓縮成黑洞,其半徑只有8.9毫米。正因?yàn)榻?jīng)過強(qiáng)烈的引力坍縮作用,黑洞才會(huì)產(chǎn)生極端的引力效應(yīng)。
除了恒星級黑洞之外,在包含銀河系在內(nèi)的大多數(shù)星系中心,都還會(huì)存在一個(gè)質(zhì)量超過太陽10萬倍的超大質(zhì)量黑洞。位于銀心的超大質(zhì)量黑洞擁有430萬個(gè)太陽質(zhì)量,而質(zhì)量最大的超大質(zhì)量黑洞高達(dá)太陽的660億倍。這些黑洞可能是由恒星級黑洞不斷吞噬物質(zhì)產(chǎn)生,也有可能是由大質(zhì)量分子云直接坍縮而成。
長久以來,天文學(xué)家早已通過各種間接方式確認(rèn)黑洞的存在。而在2019年,天文學(xué)家甚至還首次捕獲到了黑洞的照片。既然黑洞不可見,黑洞照片又是如何得來的呢?
對于星系中心的超大質(zhì)量黑洞,它們強(qiáng)大的引力會(huì)把周圍的各種星云和天體吸引過來。當(dāng)物質(zhì)掉落黑洞時(shí),它們之間的摩擦作用會(huì)發(fā)出光,從而在黑洞周圍形成一個(gè)可見的吸積盤。只要拍攝到黑洞的吸積盤,就能映襯出中心的黑洞。
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黑洞吞噬的東西去哪了:它在不停的吞噬,能量是怎么補(bǔ)充的?
存在的一種天體,它具有密度無限大、溫度無限高、時(shí)空曲率無限大等特點(diǎn),它有著強(qiáng)大的吸力,可以吞噬任何靠近它的東西,包括了恒星、行星和其他物質(zhì),甚至就連光也難逃脫他的“手掌”。
因?yàn)楹诙吹奶厥庑?,所以人們用肉眼無法看到黑洞,世界上也沒有一件儀器能夠觀測到它,所以被稱之為“宇宙中最神秘的天體”。有人問,既然黑洞能夠吞噬一切物體,那么黑洞吞噬的東西去哪了?就算是人,東西吃多了,身體也會(huì)變胖,為什么黑洞吞噬東西之后,并沒有變化呢?
對此科學(xué)家也進(jìn)行過研究,他們注意到雖然黑洞用儀器看不到,但黑洞吞噬的過程卻可以觀察到??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)黑洞在吞噬星球時(shí),會(huì)將星球撕裂、像拉面條一樣拉長,將星球上的物質(zhì)變成基本粒子,然后被黑洞吸收。
所以一些科學(xué)家猜測,黑洞的區(qū)域應(yīng)該還有一個(gè)“白洞”,黑洞是專門吸收物質(zhì)和能量的,而白洞則會(huì)將這些東西噴射出來,黑洞不停的吞噬物體,而白洞不停的噴射物質(zhì),所以黑洞雖然不停的吞噬物質(zhì),但是并沒有發(fā)生變化,但這只是一種猜測,因?yàn)榈侥壳盀橹惯€沒有發(fā)現(xiàn)“白洞”蛛絲馬跡。
英國著名的天體物理學(xué)家霍金在生前認(rèn)為,黑洞它可能是一個(gè)時(shí)空通道,通過它可以達(dá)到另外一個(gè)空間,所以被吸入黑洞后并不會(huì)死亡,而是會(huì)進(jìn)入另一個(gè)平行宇宙,所以所謂的黑洞“吞噬”物質(zhì),其實(shí)就是黑洞利用其巨大的引力,將物質(zhì)傳送到了另外一個(gè)空間,但是也沒有直接證據(jù)證明。
至于黑洞吞噬的東西到底去哪了?目前都是科學(xué)家們的猜測,因?yàn)槟壳叭祟惖恼J(rèn)知和科技水平,只能了解宇宙的極小的一部分,所以這個(gè)問題的答案,只能夠等到未來的科技水平更加發(fā)達(dá)的時(shí)候,才能夠給出準(zhǔn)確的答案。
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