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三個原因決定黑洞是宇宙中最可怕的東西

萬聖節是一個被鬼魂、小妖精和食屍鬼糾纏的可怕的日子,但宇宙中沒有什麼比黑洞更可怕了。

黑洞——太空中引力如此之強、任何物體都無法逃脫的區域,是最近新聞中的熱門話題。羅傑·彭羅斯獲得了2020年諾貝爾實體學獎的一半獎金,因為他的數學研究表明,黑洞是愛因斯坦引力理論不可避免的結果。安德裡亞·蓋茲和萊因哈德·根澤爾分享了另一半,因為他們展示了一個巨大的黑洞位于我們銀河系的中心。

黑洞之是以可怕有三個原因:如果你掉進恒星死亡後留下的黑洞,你會被撕碎;在所有星系中心看到的巨大黑洞有着無法滿足的胃口;而黑洞是實體定律被抹殺的地方。

大多數時候黑洞是不活躍的,但當它們活躍并吞噬恒星和氣體時,黑洞附近的區域會比它們所在的整個星系更亮。黑洞活躍的星系被稱為類星體。盡管我們在過去幾十年裡已經了解了黑洞,但仍有許多謎團有待解決。

三個原因決定黑洞是宇宙中最可怕的東西

黑洞預計會在大品質恒星死亡時形成。當恒星的核燃料耗盡後,它的核心坍縮到可以想象的最緻密的物質狀态,密度是原子核的100倍。密度如此之大,以至于質子、中子和電子不再是離散的粒子。由于黑洞是黑暗的,是以當它們圍繞一顆正常的恒星運作時,就會被發現。一顆普通恒星的特性使天文學家能夠推斷出它的暗伴星——黑洞的特性。

第一個被證明的黑洞是天鵝座X-1,它是天鵝座中最亮的x射線源。從那時起,在正常恒星圍繞黑洞運作的系統中,大約發現了50個黑洞。在銀河系中散布的大約1000萬個星系中,它們是最近的例子。

黑洞是物質的墳墓;沒有東西能逃脫它們,連光也不能。落入黑洞的人的命運将是痛苦的“意大利面條化”,這是斯蒂芬·霍金在其著作《時間簡史》中推廣的一個觀點。在意大利面化中,黑洞的強烈引力會把你拉開,把你的骨頭、肌肉、肌肉甚至分子分開。正如詩人但丁在他的詩歌《神曲》中描述的那樣,地獄之門上的文字是:所有進入這裡的人,放棄希望吧。

三個原因決定黑洞是宇宙中最可怕的東西

在過去的30年裡,哈勃太空望遠鏡的觀測表明,所有星系的中心都有黑洞。較大的星系有較大的黑洞。

大自然知道如何制造品質範圍驚人的黑洞,從品質是太陽幾倍的恒星屍體到品質是太陽幾百億倍的怪物。這就像蘋果和吉薩大金字塔的差別一樣。

就在去年,天文學家發表了第一張黑洞及其視界的照片,這是一個位于M87橢圓星系中心的70億太陽品質的龐然大物。

它比我們銀河系的黑洞大1000多倍,而我們銀河系的黑洞的發現者獲得了今年的諾貝爾獎。這些黑洞大部分時間都是黑暗的,但當它們的引力吸引附近的恒星和氣體時,它們就會爆發出強烈的活動,并釋放出大量的輻射。大品質黑洞的危險展現在兩個方面。如果你靠得太近,巨大的重力會把你吸進去。如果它們處于活躍類星體階段,你就會受到高能輻射的沖擊。

類星體有多亮?想象一下,晚上在洛杉矶這樣的大城市上空盤旋。城市中汽車、房屋和街道上的大約1億盞燈對應着一個星系中的星星。在這個類比中,處于活躍狀态的黑洞就像位于洛杉矶市中心直徑1英寸的光源,其亮度比整個城市高出數百或數千倍。類星體是宇宙中最明亮的天體。

迄今為止發現的最大黑洞的品質是太陽的400億倍,或太陽系的20倍。我們太陽系的外行星每250年公轉一周,而這個品質更大的天體每三個月自轉一次。它的外緣以一半光速移動。像所有的黑洞一樣,巨大的黑洞被視界屏蔽。在它們的中心是一個奇點,一個密度無窮大的空間點。我們無法了解黑洞的内部,因為實體定律失效了。時間在事件視界當機,重力在奇點處變得無窮大。

關于大品質黑洞的好消息是,你可以在掉入黑洞後存活下來。雖然它們的引力更強,但拉伸力比一個小黑洞要弱,它不會殺死你。壞消息是,事件視界标志着深淵的邊緣。沒有什麼能從視界内逃脫,是以你不能逃脫或報告你的經驗。

三個原因決定黑洞是宇宙中最可怕的東西

根據斯蒂芬·霍金的說法,黑洞正在慢慢蒸發。在宇宙遙遠的未來,在所有恒星消亡、星系被加速的宇宙膨脹擠出視野很久之後,黑洞将是最後幸存的物體。

最大的黑洞将需要難以想象的時間蒸發,估計是10的100次方,也就是10後面有100個零。宇宙中最可怕的東西幾乎是永恒的。

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