烧脑时刻!关于黑洞的这5个问题,你是否被绕得迷惑不解?

烧脑时刻!关于黑洞的这5个问题,你是否被绕得迷惑不解?

首页游戏大全烧脑橡皮擦安卓版更新时间:2024-05-05

1.黑洞一般被认为是由一颗中子星自身坍缩开始成的,如此,若星系的中心是由一个超大质量的黑洞提供能量的话,那么它仍是由中子星引起的吗?如果是这样,多大质量的中子星才能形成黑洞呢?

实际上有几种不同的方式能形成黑洞。其中一个你提及到的可能性就是,足够多的物质堆积在一个中子星或其他物体上,导致它超过某个临界质量而坍塌形成一个黑洞。黑洞也可以在恒星死亡(在“超新星”爆炸中)时形成,或者在两个或两个以上的物体(恒星、中子星或黑洞)相互环绕并最终碰撞时形成,或者在宇宙生命早期的其他机制中形成。

天文学家们实际上并不确定超大质量黑洞是如何形成的。不过,并不是由一颗巨大的中子星坍塌形成的……如果中子星大于一定的尺寸,它就不可能存在——它会坍缩形成黑洞。它变成黑洞的大小比超大质量黑洞的大小要小得多。然而,超大质量黑洞在最初的时候有可能很小。随着时间的推移,其他恒星和气体与黑洞结合,使它变得更大,直到它成为我们现在所观察到的巨大黑洞。

2. 有黑洞把自己吸进去的例子吗?有没有可能发生这种情况?

黑洞不能吸入自己,但它可以吸收其他黑洞(以及吸收气体、尘埃和恒星)。当一个黑洞吞噬另一个黑洞(或其他任何东西)时,它会变得更大,这是产生质量比我们的太阳大数百万倍的超大质量黑洞的方法之一,通常会在星系中心发现这类黑洞。此外,黑洞合并会产生“引力波”,即从黑洞向外扩散的空间涟漪,这些引力波在地球上能被观测到(至少在原则上是这样——灵敏到足以测量它们的实验才刚刚开始)。

3.我想知道当物质被吸入黑洞时,它去了哪里?还有,白洞的物质是从哪里来的?这些有什么联系吗?

任何在黑洞表面消失的物质都会使黑洞变得更大。在黑洞表面内,物质可能会不断向黑洞的中心下落。当它到达中心时会发生什么,我们真的不知道。几年前,人们认为到达黑洞中心的物质可能从 “白洞”被抛出,在宇宙的其他地方重新出现。目前还没有发现关于白洞存在的有力证据,它们可能不存在。

4.白洞存在吗?

谢谢你提出关于黑洞的有趣问题。正如你在问题中提到的,黑洞的引力是如此强大,以至于任何离它太近的东西都无法逃脱。“黑洞表面”是离黑洞最近的仍然可以逃逸的地方(但是当你接近黑洞表面时,逃逸的难度会变得更大)。如果你到达了表面或者穿越了它,你就无法逃脱——即使你以光速旅行(这是可能的最高速度)。

既然没有任何东西可以逃脱黑洞表面,我们就永远无法看到里面发生了什么——这是一种“宇宙监督”。如果你不幸掉入一个非常大的黑洞,你可能会轻而易举地飘过黑洞表面(尽管不可能再返回),然后你会发现自己向中心的“奇点”跌落。当你接近奇点时,强大的引力会把你拉长得像意大利面一样,而当你到达奇点时,你会被压扁。不幸的是,我们所知道的物理定律在奇点都不起作用(当一切都被挤压成一个点时)。有很多正在进行的研究去找出一个新的引力理论来解释在奇点处发生的事情。

然而,如果黑洞在旋转,事情可能没那么糟糕。有一种理论认为,一个旋转的黑洞可能在中心存在一座“爱因斯坦-罗森”桥(有点像隧道),从黑洞的中心通向另一个宇宙的“白洞”的中心。所以,借助一艘非常坚固的宇宙飞船,你可能可以进入一个黑洞,然后从另一个宇宙的白洞里出来。“白洞”和黑洞是相对的,没有“黑洞表面”,所以你可以看到中心的奇点——我们可以看到一些我们的物理理论无法解释的东西。如果它们确实存在,白洞应该很容易被探测到,但它们从未被发现过。大多数物理学家认为白洞不存在,落入黑洞的物体在奇点处被压扁使黑洞变大一点。

5.我一直想知道的一个问题是,如果两个黑洞或中子星靠得很近,会发生什么?

如果两个黑洞互相环绕(可能是因为它们的起源恒星互相环绕),那么它们就会逐渐地螺旋靠近,直到合并。这个原因与广义相对论有关。在广义相对论中,我们把时空想象成一个没有任何质量的平坦的橡胶。如果你添加一个质量,那么时空就会扭曲,就像你添加一个保龄球,橡皮薄片就会凹陷一样。现在想象你有两个保龄球在附近,彼此环绕。他们会在薄片上产生涟漪带走能量,而保龄球会逐渐靠近直到碰撞为止。同样地,两个黑洞(或任何其他两个质量)围绕彼此运行,会在时空中产生涟漪,即所谓的引力波。这些涟漪带走了能量,导致黑洞越来越近,直到它们撞击。

结果如何?一个单独的大黑洞!黑洞可以以这种方式合并,但它们永远不会分裂。现在已经有好几种仪器存在或计划用于寻找时空涟漪的迹象。这些粒子非常小,但有可能被探测到。

出于同样的原因,两颗相互绕转的中子星也会螺旋靠近。然而,由于中子星有表面,当它们撞击时,可能会产生比引力辐射更多的东西。事实上,有些人认为这将会产生在伽马射线中可能看到的辐射。两颗中子星合并后的残余物的质量有很可能太大,无法作为中子星存在,然后会坍缩成黑洞。

作者: Cole Miller

FY: kayan

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