黑洞的九大真相你知道吗?(2)

黑洞

黑洞

黑洞也是如此。即便恒星的核心已经收缩到小于视界的大小并且永远和外部的宇宙失去了联系,但它却仍然在转动。问题来了,转动的离心力会使得这些物质无法坍缩到普朗克长度吗?虽然其中的数学计算极为冗长,但回答是肯定的。不过我们永远也无法看到这一切,因为它们发生在视界的内部。

6、黑洞附近事情会变得诡异

黑洞会扭曲时空结构。而如果黑洞拥有自转的话,静止黑洞的球形视界就会被破坏。

这会在视界之外产生一个被称为能层的椭球形区域。如果你处于能层和视界之间的话,你会发现你无法静止了。事实上,这个时候空间会被黑洞拖曳着运动。你可以很容易地沿着黑洞转动的方向运动,但如果你想悬停,那将是不可能的任务。而在能层的内部,空间运动的速度会超过光速!按照爱因斯坦的相对论,虽然物质不可能运动得如此之快,但空间本身却可以。

7、黑洞并不总是黑的

很少有物质会直接掉入黑洞进而消失。稍有偏差,它们就会绕着黑洞转动。随着物质的增多,它们就会在黑洞周围聚集起来。由于在转动,这些物质会形成一个围绕黑洞高速转动的盘,加之黑洞的引力随着距离会变化,因此靠近黑洞的物质其运动的速度要远远超出外围的。这一运动速度上的不一致就会产生剧烈的摩擦,从而使得物质被加热到数百万度的高温,于是黑洞附近的物质就会发出极为明亮的辐射。

黑洞

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更糟糕的是,磁场会驱动物质从中心向垂直于盘的两侧喷出。这两条喷流的发源地就在黑洞的外围,但在几百万甚至数十亿光年之外都能被看见。

连光都无法逃逸的黑洞却通过吞噬物质成为了宇宙中最明亮的天体。

8、黑洞会变大

当两个黑洞碰撞的时候会发生什么?它们会形成一个更大的黑洞。类似地,黑洞吞食其他物质也会长大。在早期宇宙中当星系正在形成时,婴儿星系核心处的物质会坍缩成一个质量极大的黑洞。随着越来越多的物质掉入其中,黑洞会贪婪地消化它们进而生长。最终它会长成一个超大质量黑洞,质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。

不过,就像刚才说的,掉入黑洞的物质会被加热到极高的温度。由此所发出的辐射会把物质向外推,阻止它们下落。随着时间的流逝,停留在黑洞周围的气体和尘埃会形成恒星。但相比于气体,恒星远没有那么容易掉入黑洞。最终由于没有更多的物质落入黑洞,它便停止了生长。

今天,在银河系的中心就有这么一个超大质量黑洞。它的质量是太阳的400万倍,距离太阳26,000光年。

黑洞

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9、黑洞的密度可以堪比空气

黑洞的密度可以堪比空气,对很多人来说,这是非常奇怪且有意思的一点。

随着质量的增大,黑洞的视界也会变大。物理法则告诉我们,黑洞视界的半径和它的质量呈正比。也就是说,如果黑洞的质量增大到原来的2倍,其视界的半径也会增大2倍,它的体积则会增大8倍(前面说了视界是个球面)。我们知道,密度表征了某个给定体积内包含了多少质量的物质。好了,魔术开始了。

拿一个普通的黑洞,它的质量通常为太阳的3倍,视界的半径为9千米,此时它的密度为每立方厘米2千万亿克。但如果你把它的质量翻一倍,其密度就会减少到原来的1/4;质量增大10倍,密度就会减少100倍。对于一个在星系团中常见的、10亿个太阳质量的超大质量黑洞而言,它的密度只有每立方厘米0.001克,和地球上的空气密度一样。

以上就是黑洞的九大真相,黑洞是宇宙中最神奇的天体,因为连光都无法逃脱它的引力。从宇宙漏斗到时空穿梭机,在它身上似乎只有你想象不到的,没有它做不到的。