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黑洞漫谈

2022.08.13 上海

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作者:程醉

2019年人类历史上首张黑洞照片被发布,今年5月12日,又有一张黑洞照片被公之于众。这两张黑洞照片看起来非常模糊、梦幻,却更加激起了大家对黑洞的好奇。

黑洞是现代广义相对论中,宇宙空间内存在的一种天体。在很多科幻小说或电影里,人们可以通过黑洞来穿越时空或是进行星际旅行。

据科学家研究发现,不同类型黑洞的形成原因可能并不相同。例如说恒星质量的黑洞,也就是大概三到几十个太阳质量之间的黑洞。它的产生是在恒星死亡的时候,其中间的铁质核心就会发生引力坍缩。引力坍缩到一定程度的时候,引力势能释放就会引发爆炸。而爆炸的冲击波在向外走的时候,引力坍缩仍然在继续,坍缩产生的引力强过爆炸力之后,又将其产生的能量、物质统统吸引回来,于是便形成了黑洞。

另外一种超大质量黑洞是指百万倍太阳质量以上的黑洞,它们一般都位于星系靠近中间位置。目前主流观点认为,银河系的中间就可能存在一个超大质量黑洞。同时科学家们认为,超大质量黑洞在初生的时候可能并没有这么大,而是在漫长的时间里不断吸进星系里的气体、恒星等周围的物质,才逐渐“长”成这么大的。

还有一种中等质量黑洞,也是科学家们一直在寻找的黑洞,它被认为是黑洞演化理论中重要的“缺失环节”。物理学家霍金还提出过一种量子黑洞,也叫微型黑洞。据他推论,量子黑洞会发出一种热辐射,也叫黑洞辐射或霍金辐射。但遗憾的是,霍金辐射目前并没有被实际观测到。

人们大概都知道,黑洞的引力非常大,就好像一只能吞噬一切的怪兽。而据科学家推测,黑洞的中心是一颗密度超高的坍缩恒星内核,内核周围是一个叫作“视界”的球面,进入“视界”的东西可能永远无法出来。

但是,霍金却认为在“视界”层面上,常规的物理学定律不再适用。他发现,如果有一对虚粒子在黑洞的边缘出现,其中一个粒子被黑洞吸进去了,另外一个粒子则会被迫成为宇宙中一颗实际存在的粒子。因此,它必须从黑洞里吸取能量。

按照霍金的这种设想,黑洞会随着时间的流逝,慢慢地减少质量,最终会彻底蒸发。同时,霍金还认为黑洞是有出口的,就算被吸进去也出得来,但出口可能通往另外一个宇宙。

实际上,从“暗星”的概念首次被提出,到后来监测到黑洞的声音,再到拍下黑洞的照片,科学家们关于黑洞的探索和争论一直没有停止过。

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