黑洞,一个天生与奇异和极端相伴的神秘天体。其所蕴藏的一切,即便是那些最基本的事实,也足以令人感到难以置信。今天,就让我们前往浩瀚的宇宙,去了解一下黑洞到底是什么、它们是如何形成、又是如何死亡的吧?
根据定义,所谓黑洞,就是一个引力异常强大的区域。即便是拥有宇宙极速的光,一旦穿过那个被称作事件视界的不归点,也必将有去无回。由于没有光可以从其内部逃脱,因此,像我们这样的外部观察者,是无法直接看到黑洞内部情况的。
当然,虽然黑洞本身不可见,但我们依然可以通过它对附近物质的影响,找出它的所在位置。
那些绕其旋转的物质在被加热后,会发出大量辐射,进而在其外围形成一个发光的盘状结构。也就是所谓的吸积盘。这让黑洞看起来,就像是一只太空版的索伦之眼。
根据爱因斯坦的广义相对论,由于黑洞将空间和时间扭曲到了极致,因此导致了巨大的质量,被一股脑的通通塞进了中心的一个狭小空间中。而它与事件视界之间的距离,就是史瓦西半径。这个距离的长短,取决于黑洞的质量。如果有更多的物质落入其中,这个半径就会随之增大,反之亦然。
同时,史瓦西半径还是物体被挤压的临界值。一旦物体的大小低于这个值,那么重力就会将其变成黑洞。世间万物,都有属于自己的史瓦西半径。不论你我,地球,太阳,亦或是我们所看到的一切。理论上,只要将太阳压缩成半径小于3公里的球体,那么它,就会变成黑洞。
试想一下,如果太阳被一个同等质量的黑洞取代,会给整个太阳系带来什么变化呢?
答案是,基本上一切照旧!除了即将面临的永夜之外,所有行星的轨道,都不会发生任何改变。所以,黑洞其实并没有想象中那样可怕。只要保持距离,就不用担心会被它吞进腹中。
这恐怕就要取决于我们谈论的,到底是哪种类型的黑洞了。
大多数情况下,当一颗拥有20倍太阳质量的恒星,发生超新星爆炸时。就会在自身重力的作用下,最终形成一个恒星质量的黑洞。放眼整个宇宙,这种类型的黑洞是广泛存在的。
相对较少的,是那些,拥有十万到数十亿太阳质量的超大质量黑洞。科学家们认为,它们通常会存在于多数大型星系的中心。
科学家认为,它们很可能在星系诞生之初就存在了。只不过,这种推断还没有得到验证。所以,关于这些超大质量黑洞的真正成因,至今还是个有待破解的谜团。
目前的理论认为,黑洞是通过释放霍金辐射进而逐渐衰变的。简单来说就是,真空中的正负虚粒子,通常都会相互湮灭抵消。但如果一对虚粒子产生的位置,跨越了事件视界。那么其中的一个就会逃逸,另一个则会落入黑洞。逃逸出来的粒子因为没有了与之湮灭的伙伴,就变成了实粒子。黑洞也会在这个过程中失去质量。
霍金辐射的过程,与黑洞的质量成反比。黑洞的质量越小,其霍金辐射的强度越大,从而质量衰减速率也越块。死亡的,也会越迅速。
只是这所谓的快,也是以万亿年来计算的。所以,在我们的有生之年,甚至是太阳系消失之前,人类都无法亲眼目睹任何一个黑洞的消逝了。从这个角度看,它的存在,或许也可以算作是某种永恒了吧!