黑洞的可怕真相

经过 克里斯·恩比和 亚利桑那大学

万圣节是鬼魂、地精和食人魔出没的时候，但宇宙中没有什么比黑洞更可怕的了。

黑洞——太空中引力如此之强以至于任何东西都无法逃脱的区域——是最近新闻的热门话题。 一半 2020年诺贝尔物理学奖 他的数学工作表明黑洞是爱因斯坦引力理论的必然结果，因此他被授予罗杰彭罗斯奖。 Andrea Ghez 和 Reinhard Genzel 分享了他们的另一半来展示它 在我们银河系的中心有一个超大质量黑洞.

黑洞之所以可怕，有以下三个原因。 如果你掉进一个恒星死亡时留下的黑洞，它会被撕裂。 在所有星系中心看到的巨大黑洞都有着永不满足的胃口。 黑洞是物理定律被模糊的地方。

我研究黑洞已经超过 30 年了. 尤其， 我专注于超大质量黑洞 那位于星系的中心。 它们通常不活跃，但当它们活跃并吞噬恒星和气体时，黑洞附近的区域可以超过整个宿主星系。 黑洞活跃的星系被称为 类星体. 凭借我们在过去几十年中对黑洞的了解，仍然有很多黑洞存在 要解决的难题.

黑洞死亡

黑洞预计会在大质量恒星死亡时形成。 在恒星的核燃料耗尽后，它的核心会坍缩成可以想象到的最密集的物质状态，比原子核的密度要大一百倍。 它是如此致密以至于质子、中子和电子不再是独立的粒子。 因为黑洞是暗的，它们是在 他们围绕着一颗普通的星星. 一颗普通恒星的特性允许天文学家推断其暗伴星黑洞的特性。

这是第一个被确认的黑洞 天鹅座 X-1，天鹅座中最亮的 X 射线源。 从那时起，在普通恒星围绕黑洞运行的系统中发现了大约 50 个黑洞。 他们是最接近的例子 预计1000万将分散在银河系中.

黑洞是物质的墓地。 没有什么可以逃脱它，即使是光也不行。 这 落入黑洞的人的命运 这将是一个痛苦的“意大利面”，这是斯蒂芬霍金在他的书中提出的想法 关于时间的历史. “你们是进入这里的人。

每个星系都有一个饥饿的怪物

在过去的 30 年里，使用哈勃太空望远镜的观测表明， 所有星系的中心都有黑洞. 更大的星系包含更大的黑洞。

大自然知道如何在惊人的质量范围内制造黑洞，从质量为太阳几倍的恒星的尸体到质量为数百亿倍的怪物。 这就像苹果和吉萨大金字塔之间的区别。

就在去年，天文学家发布了一份文件 黑洞的第一张照片 还有事件视界，一个位于椭圆星系 M87 中心的 70 亿个太阳质量的怪物。

它比我们银河系的黑洞大一千多倍，它的发现者获得了今年的诺贝尔奖。 这些黑洞大部分时间都是黑暗的，但是当它们的引力吸引附近的恒星和气体时，它们就会剧烈活动并释放出大量辐射。 超大质量黑洞在两个方面是危险的。 如果你靠得太近，纯粹的重力会把你吸进去。 如果它处于活动类星体阶段，它将受到高能辐射。

类星体有多亮？ 想象一下，你在晚上盘旋在洛杉矶这样的大城市上空。 来自汽车、家庭和城市街道的近 1 亿盏灯对应着银河系中的星星。 在这个类比中，处于活动状态的黑洞就像洛杉矶市中心的一英寸光源，比这座城市高出数百或数千倍。 类星体是宇宙中最明亮的东西。

超大质量黑洞很奇怪

这 迄今为止发现的最大黑洞 它的质量是太阳质量的 400 亿倍，或太阳系大小的 20 倍。 虽然我们太阳系轨道上的外行星每 250 年自转一次，但这个质量最大的天体每三个月自转一次。 它的外尖端以光速的一半移动。 像所有的黑洞一样，巨大的洞被 事件视界. 在他们的位置上 奇点，空间中密度无穷大的点。 我们无法理解黑洞的内部，因为物理定律被打破了。 时间在事件视界处冻结，引力在奇点处变得无限。

关于大质量黑洞的好消息是，你可以掉进一个洞中幸存下来。 虽然它的引力更强，但它的膨胀力比一个小黑洞的要弱，它不会杀死你。 坏消息是事件视界标志着悬崖的边缘。 事件视界内部没有任何东西可以逃脱，因此您无法逃脱或报告您的经历。

根据斯蒂芬霍金的说法，黑洞是存在的 慢慢蒸发. 在宇宙的遥远未来，在所有恒星死亡、星系因宇宙加速膨胀而消失很久之后，黑洞将是最后幸存的物体。

它将需要最密集的黑洞 难以想象的蒸发年数，估计为 10 的 100 次方，或 10 后有 100 个零。 宇宙中最可怕的东西几乎是永恒的。

克里斯·恩比杰出的大学天文学教授， 亚利桑那大学

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