黑洞是怎么形成的?掉進黑洞會發生什么?很多人都猜錯了(落入黑洞會發生什么)
新華社客戶端上海5月13日電(記者 張建松)北京時間12日晚,包括中國在內的全球多地天文學家,同步公布了銀河系中心超大質量黑洞—人馬座 A*的照片。這是人類“看見”的第二個黑洞。
銀河系中心黑洞的首張照片 (EHT合作組織提供)
什么是黑洞?黑洞是如何誕生的?黑洞里有什么?如0果掉進了黑洞會發生什么?黑洞會消失嗎?我們能制造出黑洞嗎?……這些關于黑洞的“腦洞大開”問題,請看來自發布黑洞照片的“事件視界望遠鏡”(EHT)合作組織專家的科學解答。
問:什么是黑洞?
答:黑洞是引力極強的時空區域,任何東西,甚至光(電磁波)都無法逃逸。因為光無法逃逸,我們稱之為“黑”;因為物質無法逃逸,我們稱之為“洞”?!笆录暯纭笔菂^分黑洞內部和外部的邊界面,它標識出“無返回區”,即一切穿過事件視界的東西,永遠不可能逃逸。
問:黑洞是如何誕生的?
答:黑洞形成最簡單的方式,是在年老的大質量恒星塌縮過程中形成的,期間伴隨超新星爆發。如果恒星的質量足夠大(至少有幾十倍太陽質量),恒星的殘余部分就會坍縮成一個黑洞。恒星級黑洞形成的其它理論還包括:在宇宙大爆炸后不久由物質直接塌縮形成。黑洞通過吸積、“暴飲暴食”或與其它黑洞合并,還可以不斷增長,成為更大質量的黑洞。
問:宇宙中有多少黑洞?
答:據估計,宇宙中任何星系中都會存在許多質量與恒星差不多的黑洞。大多數星系中心都有一個超大質量黑洞,有多至上千萬個小黑洞。根據黑洞質量的大小,天文學家們將宇宙中的黑洞分為三類:恒星級質量黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。恒星級質量黑洞,質量在幾倍至幾百倍太陽質量之間;超大質量黑洞,質量在幾百萬倍太陽質量至上;中等質量黑洞,質量位于兩者之間。
問:距離地球最近的黑洞在哪里?
答:目前所知,距離地球最近的超大質量黑洞,就是銀河系中心超大質量黑洞–人馬座 A*,距離地球2.7萬光年,它的質量超過太陽質量的400萬倍;距離地球最近的恒星級質量黑洞,是麒麟座 V616,距離地球3000 光年,它的質量是太陽質量的11倍。
問:銀河系中心超大質量黑洞會影響地球嗎?
答:不會。銀河系中心距離地球非常遙遠,其引力影響,只是我們和銀心之間所有恒星所造成的引力影響的一小部分。不過,它可以讓我們深入了解空間和時間的本質。
問:黑洞里有什么?
答:這還未知。因為我們還無法接觸那里的東西,目前還無法知道物質是否被壓縮了、或者全部到達中心的“奇點”。
問:如果掉進了黑洞會發生什么?
答:如果掉進了一個小黑洞,你會遭受所謂的“意大利面化”(這是一個科學術語)。因為把你拉向“奇點”的力,比如說,它作用在你腳上比作用在你頭部更高,所以你會被拉伸,變得像意大利面。如果掉進了一個巨型黑洞,你不會受到這種潮汐力的影響。因為與較小的黑洞相比,一旦你越過黑洞視界,潮汐力需要更長的時間才變得足夠強大。
問:黑洞會“消失”嗎?
答:根據“霍金輻射”原理,經過一段時間后所有物質都會蒸發。對于迷你黑洞來說,這可能只需幾秒鐘。對于一個質量相當于一座山的黑洞來說,它需要 20 億年。對于像太陽這樣大質量的黑洞來說,需要 10 的 67 次方年?。ㄕ舭l時間與體積成正比,即與質量的立方成正比)。
問:我們能制造黑洞嗎?
答:一些人聲稱,讓粒子在大型加速器中碰撞是可能制造出黑洞的,但這些黑洞蒸發得非???,可能是毫秒或秒。以目前的技術,我們無法仿真恒星的碰撞,因此我們無法在地球上的任何實驗室中,制造出真正的黑洞。
問:我們能利用黑洞進行引力助推嗎?
答:理論上是可行的。人類可以利用黑洞質量非常大的事實,但人類也可以利用行星或恒星來實現這一點。不過,恒星和黑洞都距離地球太遠了,現在都還無法實現。
問:我們真的能給黑洞拍照片嗎?
答:我們能拍攝到黑洞的“陰影”,卻不能直接拍攝到黑洞本身。與生活中使用照相機的拍照不同,我們拍攝黑洞圖像,需要用到去卷積化等先進的處理技術。對黑洞事件視界尺度直接成像,是事件視界望遠鏡(Event Horizon Telescope,EHT)合作組織的主要目標。EHT 的科研目標不僅在于證明黑洞的存在,更要了解更多黑洞相關的物理性質、以及氣體被吞噬的過程。
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